Descubren los bloques de proteínas que dieron origen a la vida en la Tierra
Las proteínas unidas a metales son las estructuras precursoras de los organismos biológicos
la vida es una forma especial y muy compleja de movimiento de la materia, que no existió siempre pero que al mismo tiempo no está separada de la naturaleza inorgánica por un abismo infranqueable. Por el contrario, habría surgido de la naturaleza inorgánica como una nueva propiedad en el proceso de evolución.
Pablo Javier Piacente
Foto: los investigadores han descubierto las estructuras de las proteínas que pueden ser responsables de los orígenes de la vida en la Tierra primitiva. CRÉDITO: UNIVERSIDAD DE RUTGERS-NEW BRUNSWICK.
Un equipo de científicos ha descubierto las estructuras de las proteínas que pueden ser responsables del origen de la vida en la "sopa primordial" de la Tierra antigua. Son proteínas de unión a metales, cuyos núcleos se comportan como bloques de LEGO: han originado toda la gama de proteínas y sus funciones, que están disponibles para la vida tal como la conocemos.
Un nuevo estudio internacional, liderado por la Universidad de Rutgers-New Brunswick, en Estados Unidos, pudo identificar los bloques de proteínas que habrían originado la vida en toda su complejidad, en el marco de la Tierra primitiva. Se trata de las metaloproteínas o proteínas de unión a metales, estructuras básicas a partir de las cuales se habrían conformado el resto de las proteínas que hicieron posible el desarrollo de los organismos vivos más complejos.
Una de las grandes preguntas sin respuesta definitiva para la ciencia es cómo surgió concretamente la vida en nuestro planeta. Se conocen los mecanismos que hicieron posible la evolución de los organismos, incluso existen diferentes visiones al respecto, pero poco se sabe sobre cómo, en un momento determinado, la materia inerte comenzó a verse acompañada de las primeras formas de vida.
Vida que nace desde lo inerte
De acuerdo a una nota de prensa, un grupo internacional de investigadores conducido por la profesora Yana Bromberg y su equipo del Departamento de Bioquímica y Microbiología de la Universidad de Rutgers, junto con científicos de la Universidad de Buenos Aires, en Argentina, y de la Universidad de Princeton, ha logrado arrojar nueva luz sobre cómo la vida primitiva pudo haberse originado en nuestro planeta a partir de materiales simples no vivos.
En líneas generales, los especialistas partieron de una premisa clara: cualquier organismo vivo habría necesitado recolectar y usar energía para prosperar en los momentos iniciales de la Tierra, procedente de fuentes como el Sol o recursos hidrotermales. Teniendo en cuenta esto, y que la organización molecular requiere indefectiblemente del manejo de electrones para hacer posible la vida, centraron su mirada en los metales.
Como los elementos ideales para la transferencia de electrones son los metales, una condición que puede apreciarse fácilmente en el cableado eléctrico que utilizamos en nuestros hogares, y que al mismo tiempo las proteínas son imprescindibles para el desarrollo de la mayoría de las actividades biológicas, los científicos exploraron la combinación de ambos mundos: en otras palabras, se enfocaron en las proteínas que se unen a los metales.
Metales para la vida
Las metaloproteínas, o la unión de una proteína y un metal, conforman un nuevo elemento compuesto por una proteína combinada a un ion metálico. Las funciones de las metaloproteínas son muy variadas en las células, actuando por ejemplo como enzimas, proteínas de transporte y almacenamiento o transfiriendo señales químicas. Entre un cuarto y un tercio de todas las proteínas requieren metales para llevar a cabo sus funciones primordiales.
Según los especialistas, estas características estaban presentes en las proteínas ancestrales y se diversificaron y transmitieron, para crear la gama de proteínas actualmente existente en los organismos vivos. El nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Science Advances, concluye además que esa creciente complejidad fue posible a partir de bloques en forma de “piezas de LEGO”: estructuras básicas y repetidas que, al acoplarse, fueron dando lugar a formas y organizaciones cada vez más ricas y complejas.
Los científicos verificaron, con el apoyo de avanzados modelos informáticos, que los núcleos de unión a metales de las proteínas existentes en la actualidad son de hecho similares, aunque las propias proteínas pueden no serlo. Además, estas mismas estructuras primordiales o “ladrillos básicos” de la vida se hallaron en otras regiones de las proteínas, no solo en los núcleos de unión a metales, y en muchas otras proteínas que no se consideraron en el marco de la investigación.
En consecuencia, el estudio concluye que la vida es una forma especial y muy compleja de movimiento de la materia, que no existió siempre pero que al mismo tiempo no está separada de la naturaleza inorgánica por un abismo infranqueable. Por el contrario, habría surgido de la naturaleza inorgánica como una nueva propiedad en el proceso de evolución. De esta manera, es necesario profundizar en la historia de esta evolución para resolver finalmente el problema del origen de la vida.
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Referencia
Quantifying structural relationships of metal-binding sites suggests origins of biological electron transfer. Yana Bromberg et al. Science Advances (2022). DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.abj3984
