Científicos reviven una enzima de 3.200 millones de años que revela el origen de la vida

El nitrógeno es un elemento esencial para todas las formas de vida conocidas en la Tierra. Recientemente, un equipo de científicos de Utah State University logró revivir una enzima crucial que podría ayudar a explicar cómo la vida más temprana evolucionó en nuestro planeta, y cómo podría desarrollarse en otros lugares del universo.

El bioquímico Lance Seefeldt de Utah State University explicó que "todas las formas de vida necesitan nitrógeno para sobrevivir, y aunque está presente en abundancia, no podemos acceder a él directamente". Las enzimas llamadas nitrogenasas permiten la fijación de nitrógeno, convirtiéndolo en una forma que pueden utilizar plantas, animales y humanos. A medida que la investigación avanza, los científicos comienzan a comprender cómo estas nitrogenasas han evolucionado a lo largo de los 4.000 millones de años de historia de la Tierra.

En un estudio publicado en Nature Communications, Seefeldt, el científico senior Derek Harris y otros colaboradores del proyecto MUSE de la Universidad de Wisconsin-Madison, utilizaron biología sintética para trabajar hacia atrás desde las nitrogenasas modernas y reconstruir versiones ancestrales de estas enzimas.

Recreación de las Enzimas Nitrogenasas Antiguas

Harris comentó que "nuestro papel en el estudio fue caracterizar una biblioteca de los genes de nitrogenasa ancestrales reconstruidos sintéticamente". En condiciones controladas de laboratorio, midieron el fraccionamiento del isótopo de nitrógeno en la biomasa celular de las cepas diseñadas. Esta investigación permitió a los científicos examinar cómo pudieron haber funcionado las nitrogenasas antiguas hace miles de millones de años.

Seefeldt, quien ha dedicado más de 30 años a estudiar la estructura y función de las nitrogenasas, destacó que la capacidad de recrear formas antiguas de estas enzimas representa un avance significativo en los esfuerzos por comprender los orígenes de la vida en la Tierra y potencialmente en otros mundos.

Hasta ahora, la ciencia se había basado en rocas antiguas y fósiles para estudiar la vida temprana. Sin embargo, Seefeldt advirtió que "nuestro planeta era muy diferente hace miles de millones de años. Los microbios modernos acceden a fuentes atmosféricas de nitrógeno a través de las nitrogenasas, que son solo una familia de enzimas. El estudio de las enzimas fosilizadas asume que las enzimas antiguas produjeron las mismas firmas isotópicas que las enzimas modernas".

Nuevas Pistas sobre la Tierra Primordial

Las nitrogenasas reconstruidas proporcionan una nueva forma de investigar cómo pudieron haber sido las condiciones en la Tierra y su atmósfera en el pasado lejano. Seefeldt afirmó que "comprender las nitrogenasas, tanto antiguas como modernas, es fundamental para ayudarnos a enfrentar los desafíos agrícolas actuales en un clima cambiante, incluyendo áreas en riesgo de hambruna debido a sequías y falta de acceso a fertilizantes comerciales".

Además, estos hallazgos pueden tener aplicaciones prácticas más allá de la Tierra. Seefeldt, quien ha participado en otros proyectos financiados por NASA, indicó que este trabajo contribuye a los esfuerzos en curso para determinar cómo se podría cultivar comida en el espacio y en Marte.

Implicaciones para la Búsqueda de Vida Fuera de la Tierra

Betül Kaçar, profesora de bacteriología en UW-Madison, directora del proyecto MUSE y autora principal del estudio, afirmó que los resultados ofrecen una visión más clara de cómo la vida sobrevivió y evolucionó antes de que los organismos dependientes del oxígeno transformaran el planeta. "La búsqueda de vida comienza aquí en casa, y nuestro hogar tiene cuatro mil millones de años", dijo. "Necesitamos comprender nuestro propio pasado. Debemos entender la vida antes de nosotros, si queremos entender la vida que está por venir y la vida en otros lugares".

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