Investigadores del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), Juli Peretó y Pablo Carbonell, han desarrollado un innovador enfoque que busca retroceder desde el último ancestro común universal (LUCA) hasta el origen de la vida. Esta investigación, publicada en la revista Philosophical Transactions de la Royal Society británica, utiliza un método conocido como metabolismo generativo, que integra algoritmos de inteligencia artificial para extrapolar las capacidades metabólicas de LUCA hacia épocas pasadas.
La genética permite realizar un viaje temporal a través del análisis comparativo de genomas. Cuanto más similares sean los genomas de dos especies, más reciente será su último ancestro común (LAC); por el contrario, una mayor divergencia indica un LAC más antiguo. La acumulación de datos sobre secuencias genómicas ha facilitado la formulación del concepto de LUCA, que se estima apareció hace aproximadamente 4.200 millones de años. Esto implica que el surgimiento de la vida tuvo lugar en los 400 millones de años posteriores a la formación de la Tierra, que ocurrió hace unos 4.600 millones de años.
Un desafío en la evolución primitiva
Uno de los retos fundamentales en el estudio de la evolución primitiva es entender cómo se produjo la transición desde la química prebiótica hacia los primeros metabolismos capaces de dar origen a microorganismos. Los enfoques actuales, tanto ascendentes como descendentes, no han logrado cerrar la brecha entre el mundo prebiótico y LUCA.
Los investigadores destacan que “es posible rastrear la evolución de las enzimas a lo largo del árbol de la vida hasta LUCA y mapear los genes ancestrales que probablemente poseía este organismo junto con sus reacciones codificadas”. Este enfoque permite avanzar en el conocimiento sobre cómo emergieron los primeros sistemas metabólicos complejos.
Método revolucionario para explorar orígenes
El estudio propone utilizar el metabolismo generativo como un medio para reconstruir las estructuras complejas de organismos antiguos a partir de moléculas precursoras simples. Este método actúa como un detective molecular, permitiendo investigar formas primitivas de vida donde no existen registros fósiles. Carbonell señala que “el éxito del metabolismo generativo está bien documentado en biología sintética y en ingeniería metabólica”, mientras que Peretó añade que “la novedad radica en aplicar estas técnicas a uno de los grandes enigmas sobre la evolución primitiva: cómo surgió el metabolismo complejo en LUCA”.
El trabajo argumenta que los modelos basados en metabolismo generativo abren nuevas posibilidades para estudiar la evolución en un espacio metabólico ampliado. Este entorno incluye tanto reacciones conocidas como hipotéticas bajo determinadas condiciones ambientales, lo cual permite formular hipótesis más precisas sobre los orígenes biológicos.
Rebobinando reacciones metabólicas
Según los autores, las metodologías derivadas del metabolismo generativo sugieren que los grupos actuales de reacciones metabólicas pueden ser revertidos hasta alcanzar las reacciones prebióticas ocurridas en la Tierra primitiva, vinculadas al inicio de la evolución biológica. Este enfoque podría proporcionar respuestas clave sobre cómo se originó la vida en nuestro planeta.
Preguntas sobre la noticia
¿Qué es el último ancestro común universal (LUCA)?
El último ancestro común universal (LUCA) es el organismo que representa el antepasado de todos los seres vivos, desde las bacterias más pequeñas hasta los grandes mamíferos. Se estima que LUCA apareció hace unos 4.200 millones de años.
¿Cuál es el objetivo del estudio presentado por Juli Peretó y Pablo Carbonell?
El estudio busca retroceder desde LUCA hasta el origen de la vida utilizando una estrategia basada en el metabolismo generativo, que emplea algoritmos de inteligencia artificial para extrapolar las capacidades metabólicas de LUCA hacia el pasado.
¿Qué metodología se utiliza en la investigación?
La investigación utiliza la estrategia del metabolismo generativo, que consiste en crear estructuras complejas a partir de moléculas precursoras más simples y permite rastrear las formas de vida primitivas mediante un enfoque similar al de un detective molecular.
¿Cómo se relacionan los genomas con la evolución?
La genética permite viajar en el tiempo a través del estudio y comparación de genomas. Cuanto más parecidos sean los genomas de dos especies, más reciente será su último ancestro común; y cuanto más diferentes sean, más antiguo será su último ancestro común.
¿Qué problema aborda este estudio sobre la evolución primitiva de la vida?
El estudio aborda el problema clásico de cómo se dio la transición de la química prebiótica hacia los metabolismos primitivos que hicieron posible la evolución de los primeros microorganismos, intentando salvar la brecha entre el mundo prebiótico y LUCA.
¿Qué implicaciones tiene esta investigación para entender los orígenes de la vida?
Las metodologías derivadas del metabolismo generativo permiten proponer que las reacciones metabólicas actuales pueden ser rebobinadas hasta un conjunto de reacciones prebióticas, lo que ayuda a comprender mejor los orígenes de la vida en la Tierra primitiva.
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