Investigadores identifican 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.

Transferencia de electrones

En medio de un entorno caótico y hostil, entre 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, como calor que se filtraba a través de respiraderos hidrotermales en el fondo de los mares antiguos.

Aquello parte de la premisa de que la vida tal como la conocemos depende de recolectar y usar energía. A nivel molecular, este uso de energía significa la transferencia de electrones, es decir, el paso de un electrón de una molécula a otra. Este proceso químico es la base de las reacciones de oxidación-reducción, vitales para las funciones biológicas básicas.

Algunas moléculas de las células, como las proteínas, trabajan impulsando el movimiento de los electrones y, los metales son los que mejor llevan a cabo el proceso. Por esta razón, un equipo de investigadores decidió realizar pruebas combinando proteínas y metales. Sus resultados han sido publicados recientemente en Sciences Advances.

Núcleos proteicos

El primer paso del estudio fue identificar qué proteínas tienen mayor afinidad por los metales. Para ello, los especialistas utilizaron un enfoque computacional metódico y, comparando las proteínas, descubrieron ciertas características comunes que coincidían en todas ellas. Estas características se presentaron en todas independientemente de la funcionalidad de la proteína, el metal o el organismo.

Yana Bromberg, microbióloga de la Universidad de Rutgers-New Brunswick en Nueva Jersey, explica que la principal similitud se encontraba en los núcleos de unión a los metales.

«Además, vimos que estos núcleos de unión a metales a menudo se componen de subestructuras repetidas, algo así 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».

Árbol genealógico molecular

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 habrían 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», señala Bromberg. «Es decir, a la vida tal como la conocemos».

Esta evolución en las moléculas también ha sido identificada en los pliegues de las proteínas. Es decir, las formas que adoptan las proteínas a medida que se vuelven biológicamente activas, pueden haber producido las proteínas que conocemos hoy. De alguna forma, los investigadores han construido un árbol genealógico molecular.

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