Identificadas las estructuras proteicas que impulsaron la evolución biológica

Investigadores identifican las estructuras proteicas que impulsaron la evolución biológica permitiendo la obtención y transferencia de energía.

El equipo partió de la idea de que la vida empezaba a recolectar y usar energía. Lo más probable es que esta energía provenga en forma de la radiación del Sol, o de las profundidades del planeta, a medida que el calor se filtra a través de los respiraderos hidrotermales en el fondo de los antiguos mares. En medio de meteoritos impactando la Tierra y ríos de agua hirviendo, la vida se abrió paso. Aún no sabemos con exactitud cómo ocurrió, pero estamos seguros de que se necesitó energía. Esta pudo provenir del Sol, o de las profundidades de la Tierra misma. Específicamente, el equipo pudo identificar evoluciones en los pliegues de proteínas que son las formas que adoptan las proteínas a medida que se vuelven biológicamente activas, que pueden haber producido las proteínas que conocemos hoy, casi como un proyecto de árbol genealógico molecular.

Un nuevo estudio ha surgido para señalarnos el origen de la vida. Investigadores identifican las estructuras proteicas que impulsaron la evolución biológica permitiendo la obtención y transferencia de energía. Estos hallazgos podrían contribuir a la búsqueda de vida en otros planetas ya que se han identificado las estructuras de las proteínas que pueden haberlo hecho posible.

El equipo partió de la idea de que la vida empezaba a recolectar y usar energía. Lo más probable es que esta energía provenga en forma de la radiación del Sol, o de las profundidades de la Tierra misma, a medida que el calor se filtra a través de los respiraderos hidrotermales en el fondo de los antiguos mares. En medio de meteoritos impactando la Tierra y ríos de agua hirviendo, la vida se abrió paso. Aún no sabemos con exactitud cómo ocurrió, pero estamos seguros de que se necesitó energía. Esta pudo provenir del Sol, o de las profundidades del planeta.

A nivel molecular este uso de energía significa la transferencia de electrones, el proceso químico fundamental que implica que un electrón se mueva de un átomo o molécula a otra. La transferencia de electrones está en el centro de las reacciones de oxidación-reducción (también conocidas como reacciones redox) que son cruciales para algunas de las funciones básicas de la vida.

Para comprender esto un poco mejor recordemos que la transferencia de electrones es la reacción química más elemental y una de las más difundidas, tanto en el laboratorio como en la naturaleza. La fotosíntesis y la respiración celular se cuentan entre sus ejemplos biológicos más prominentes. La capacidad de controlar ese proceso es la puerta de entrada a tecnologías avanzadas, como el aprovechamiento de la energía solar, las celdas de combustibles y la electrónica molecular, entre otras.

Dado que los metales son los mejores elementos para llevar a cabo la transferencia de electrones, y las moléculas complejas llamadas proteínas son las que impulsan la mayoría de los procesos biológicos, los investigadores decidieron combinar los dos y buscar proteínas que se unan a los metales.

Se utilizó un enfoque computacional metódico para comparar las proteínas buscadoras de metales, revelando ciertas características comunes que coincidían en todas ellas, independientemente de la funcionalidad de la proteína, el metal al que se une o el organismo involucrado.

“Vimos que los núcleos de unión a metales de las proteínas existentes son de hecho similares, aunque las propias proteínas pueden no serlo”. dice la microbióloga Yana Bromberg, de la Universidad de Rutgers-New Brunswick en Nueva Jersey. quien publica los resultados de su investigación en Sciences Advances.

“También vimos que estos núcleos de unión de metal a menudo se componen de subestructuras repetidas, como bloques de Lego. Curiosamente, estos bloques también se encontraron 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 nuestro estudio”.

El concepto establece que los metales solubles en el Océano Arcaico que cubrió la Tierra hace miles de millones de años podrían haber sido utilizados para impulsar la transferencia de electrones necesaria para la transferencia de energía. Con esta información, los autores tienen la hipótesis de que estas características compartidas pudieron estar presentes en las primeras proteínas. Probablemente, con el tiempo cambiaron pero mantuvieron ciertas estructuras comunes, que en su momento facilitó el uso de energía.

“Nuestra observación sugiere que los reordenamientos de estos pequeños bloques de construcción pueden haber tenido un solo ancestro común o un pequeño número de ancestros y dado lugar a toda la gama de proteínas y sus funciones que están disponibles actualmente”, dice Bromberg. “Es decir, a la vida tal como la conocemos”.

Específicamente, el equipo pudo identificar evoluciones en los pliegues de proteínas que son las formas que adoptan las proteínas a medida que se vuelven biológicamente activas, que pueden haber producido las proteínas que conocemos hoy, casi como un proyecto de árbol genealógico molecular.

También se descubrió que los péptidos biológicamente funcionales, las versiones más pequeñas de las proteínas, pueden haber precedido a las primeras proteínas que se remontan a hace 3.800 millones de años.

“Tenemos muy poca información sobre cómo surgió la vida en este planeta, y nuestro trabajo aporta una explicación que antes no estaba disponible”, comenta Bromberg. “Esta explicación también podría contribuir potencialmente a nuestra búsqueda de vida en otros planetas y cuerpos planetarios.

“Nuestro hallazgo de los bloques de construcción estructurales específicos también es posiblemente relevante para los esfuerzos de biología sintética, donde los científicos pretenden construir proteínas específicamente activas de nuevo”.

 

Fuentes: https://www.robotitus.com/investigadores-identifican-estructuras-proteicas-responsables-del-origen-de-la-vida

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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