Científicos descubren genes que existieron antes de toda vida en la Tierra

La historia de la vida en la Tierra podría ser más antigua de lo que los científicos habían imaginado. Un grupo de investigadores descubrió que algunos genes, que se encuentran en casi todos los organismos actuales, ya habían sido duplicados antes de que toda la vida compartiera un ancestro común. Esta revelación abre nuevas posibilidades para explorar cómo funcionaban las primeras células y qué características de la vida emergieron en sus inicios. Los avances en herramientas computacionales están facilitando a los científicos el acceso a este capítulo oculto de la evolución.

Un ancestro común

Cada organismo vivo hoy en día remonta su linaje a un único ancestro compartido que vivió hace aproximadamente cuatro mil millones de años. Este organismo, conocido como el "último ancestro común universal", representa la forma más antigua de vida que se puede estudiar mediante métodos evolutivos establecidos. Investigaciones sobre este ancestro antiguo han demostrado que muchas características observadas en la vida moderna ya estaban presentes en ese entonces, incluyendo membranas celulares y almacenamiento de información genética en el ADN. Por lo tanto, para entender cómo se formó la vida, los científicos deben retroceder aún más en el tiempo, hacia eventos evolutivos que ocurrieron antes de la existencia de este ancestro común.

Investigación sobre el pasado evolutivo

En un estudio publicado en la revista Cell Genomics, los investigadores Aaron Goldman (de Oberlin College), Greg Fournier (del MIT) y Betül Kaçar (de la Universidad de Wisconsin-Madison) describieron un método para explorar este periodo anterior de la evolución. Goldman señaló que "aunque el último ancestro común universal es el organismo más antiguo que podemos estudiar con métodos evolutivos, algunos de los genes en su genoma son mucho más antiguos". El equipo se enfocó en un grupo especial de genes llamados "parálogos universales", que preservan evidencia de cambios biológicos que ocurrieron antes de la existencia del último ancestro común universal.

Un parálogo es un grupo de genes relacionados que aparecen múltiples veces dentro de un solo genoma. Por ejemplo, el ADN humano contiene ocho genes diferentes de hemoglobina, todos los cuales producen proteínas que transportan oxígeno en la sangre. Estos genes se originaron a partir de un único gen globina ancestral que existió hace aproximadamente 800 millones de años. Con el tiempo, errores de copia produjeron versiones adicionales del gen, y cada copia desarrolló gradualmente su propio papel especializado.

La singularidad de los parálogos universales

Los parálogos universales son mucho más raros. Estas familias de genes aparecen en al menos dos copias en los genomas de casi todos los organismos vivos. Su presencia generalizada sugiere que la duplicación del gen original ocurrió antes de que emergiera el último ancestro común universal. Estos genes duplicados fueron transmitidos a través de innumerables generaciones y permanecen presentes en la vida actual.

Debido a su profundo alcance evolutivo, los autores argumentan que los parálogos universales son un recurso crítico, pero a menudo pasado por alto, para estudiar la historia más temprana de la vida en la Tierra. Este enfoque se vuelve más práctico a medida que nuevas técnicas basadas en inteligencia artificial y hardware optimizado ayudan a analizar patrones genéticos antiguos en detalle.

Goldman destacó que "aunque hay muy pocos parálogos universales que conocemos, pueden brindarnos mucha información sobre cómo era la vida antes de la época del último ancestro común universal". Fournier añadió que "la historia de estos parálogos universales es la única información que alguna vez tendremos sobre estas primeras líneas celulares, por lo que debemos extraer tanto conocimiento como sea posible de ellos".

Indicios sobre las primeras funciones celulares

En su análisis, Goldman, Fournier y Kaçar revisaron todos los parálogos universales conocidos. Cada uno de estos genes juega un papel en la construcción de proteínas o en el transporte de moléculas a través de las membranas celulares. Este hallazgo sugiere que la producción de proteínas y el transporte de membranas fueron algunas de las primeras funciones biológicas en evolucionar.

Los investigadores también enfatizaron la importancia de reconstruir las formas antiguas de estos genes. En un estudio realizado en el laboratorio de Goldman en Oberlin, los científicos examinaron una familia de parálogos universales involucrados en la inserción de enzimas y otras proteínas en las membranas celulares. Utilizando métodos estándar de biología evolutiva y biología computacional, reconstruyeron la proteína producida por el gen ancestral original.

Los resultados mostraron que esta proteína antigua, más simple, aún podía unirse a las membranas celulares e interactuar con la maquinaria que produce proteínas. Es probable que ayudara a las primeras proteínas a insertarse en membranas primitivas, ofreciendo una visión de cómo podrían haber funcionado las primeras células.

Una nueva ventana a la historia más temprana de la vida

Los autores esperan que los avances continuos en herramientas computacionales permitan a los científicos identificar familias adicionales de parálogos universales y estudiar a sus ancestros antiguos con mayor detalle. Kaçar comentó que "siguiendo los parálogos universales, podemos conectar los primeros pasos de la vida en la Tierra con las herramientas de la ciencia moderna. Nos brindan la oportunidad de transformar los más profundos desconocidos de la evolución y la biología en descubrimientos que realmente podemos probar". Su objetivo es construir una imagen más clara de la evolución antes del último ancestro común universal, iluminando cómo emergió la vida tal como la conocemos.

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