El último ancestro común de todos los seres vivos no apareció de repente en la Tierra hace aproximadamente 4.200 millones de años.
Algunos de sus genes provienen de una fuente aún más antigua y misteriosa…
“Aunque el último ancestro común universal es el organismo más antiguo que podemos estudiar con métodos evolutivos”, explica el biólogo Aaron Goldman del Oberlin College de EE. UU., “algunos de los genes de su genoma eran mucho más antiguos”.
Vale la pena considerar más a fondo estos genes codificadores de proteínas súper antiguos si queremos aprender más sobre los fundamentos de la vida en la Tierra, sostienen Goldman y otros dos biólogos de EE. UU., Greg Fournier del MIT y Betül Kaçar de la Universidad de Wisconsin-Madison, desde una nueva perspectiva.
No son los primeros en utilizar familias de genes antiguos para inferir las partes más profundas de la historia evolutiva, pero el trío quiere subrayar el punto ahora que los avances clave en las reconstrucciones de secuencias ancestrales han permitido una inspección más cercana que nunca del genoma del último ancestro común universal (LUCA).
La genética, como la historia, la escriben los vencedores. Si un ser vivo no dejó descendientes, entonces tenemos pocas formas de saber que alguna vez existieron.
El registro fósil simplemente no se remonta a la probable vida útil de LUCA, lo que deja a nuestros genes como una de las únicas pistas del mundo real.
Las familias de genes antiguamente duplicados, también conocidas como “parálogos universales”, son raras duplicaciones que se encuentran en todas las ramas de la vida en la Tierra hoy en día. Esto significa que deben haberse duplicado antes de que esas ramas se separaran.
Si LUCA es el tronco de nuestro árbol genealógico genético, entonces los organismos unicelulares anteriores que presumiblemente albergaban estos genes duplicados fueron las raíces de la vida misma: los precursores enterrados durante mucho tiempo que ayudaron a dar origen a animales, plantas, hongos y bacterias.
“Al seguir parálogos universales”, dice Kaçar, “podemos conectar los primeros pasos de la vida en la Tierra con las herramientas de la ciencia moderna. Nos brindan la oportunidad de transformar las incógnitas más profundas de la evolución y la biología en descubrimientos que realmente podemos probar”.
Los científicos sólo pueden formular hipótesis sobre lo que estaba sucediendo cuando vivió LUCA, y mucho menos sobre lo que sucedió antes. Es probable que LUCA no vagara solo por la Tierra, sino que coexistiera dentro de un “sistema ecológico establecido” que habría sido “modestamente productivo”.
Qué tan simples o complejos eran estos organismos o sus ecosistemas sigue siendo objeto de debate.
Actualmente sólo se conocen unas pocas familias de proteínas parálogas universales, escriben Goldman y sus colegas, pero esta escasez “no se debe necesariamente a la falta de parálogos en el proteoma real de LUCA”.
Con el tiempo, muchos parálogos del proteoma LUCA probablemente se perdieron del árbol genealógico debido a eventos evolutivos, divergencia genética o transferencia horizontal de genes (una forma común en que las bacterias comparten genes en una población).
Esto podría oscurecer la naturaleza antigua de algunos genes específicos de proteínas que todavía funcionan en la actualidad.
“Por estas razones, es probable que la mayoría de las familias de proteínas que estaban presentes en LUCA no sean detectables mediante análisis filogenéticos”, escriben los autores.
Esto es limitante, pero hace que todo lo que se puede estudiar sea mucho más especial.
“La historia de estos parálogos universales es la única información que tendremos sobre estos primeros linajes celulares, por lo que debemos extraer cuidadosamente tanto conocimiento como podamos de ellos”, dice Fournier.
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Algunos parálogos universales, por ejemplo, están involucrados en el sistema de traducción genética, que según los autores de la perspectiva “es probablemente el sistema molecular más antiguo conservado en la vida actual”.
Otros parálogos universales están relacionados con la producción de enzimas o proteínas involucradas en el mantenimiento de la función de las membranas biológicas.
Recientemente, por ejemplo, una línea de investigación ha revelado que existen ancestros de enzimas anteriores a LUCA conocidos como aminoacil tRNA sintetasas.
Decir que estas enzimas son importantes para la vida es quedarse corto. Son responsables de unir el aminoácido correcto a su ARN de transferencia correspondiente, lo que mueve esos aminoácidos a una secuencia que forma una proteína.
El hecho de que sus antepasados existieran antes de LUCA sugiere que las primeras formas de vida podrían incorporar aminoácidos en proteínas codificadas genéticamente incluso antes de que evolucionaran sus parientes más modernos.
“En conjunto, estos resultados respaldan que la transición a un código genético moderno antes de LUCA fue un proceso evolutivo complejo que incorpora múltiples mecanismos, incluida la coevolución con vías de biosíntesis de aminoácidos”, concluyen los autores.
El estudio fue publicado en Cell Genomics.