La vida en la Tierra pudo surgir dos veces: un estudio replantea su origen

El autor principal, William Martin, resumió la idea así: «Estamos ante un origen del código genético, pero dos orígenes de la vida» .

LUCA quizá no estaba completamente vivo

La representación tradicional de LUCA lo sitúa como un organismo único en la base del árbol de la vida. Sin embargo, la nueva investigación describe algo más parecido a una etapa intermedia entre la geoquímica y la biología celular.

Los investigadores compararon genomas de los principales grupos de bacterias y arqueas para rastrear el origen de las enzimas que impulsan el metabolismo básico: las reacciones necesarias para producir aminoácidos, bases del ARN y cofactores a partir de moléculas sencillas como hidrógeno, dióxido de carbono, amoníaco y fosfato .

El análisis indica que LUCA tenía enzimas para solo aproximadamente la mitad de las cerca de 420 reacciones metabólicas consideradas esenciales. El resto no dependía de enzimas, sino de metales presentes de forma natural en ambientes como las fuentes hidrotermales: hierro, níquel y cobalto .

En otras palabras, LUCA no habría podido mantener un metabolismo completamente independiente. Su funcionamiento dependía, al menos en parte, de la química de su entorno.

«La sorpresa es que las enzimas que catalizan esas reacciones no se conservaron a través de la separación evolutiva entre bacterias y arqueas», explicó Martin a Scientific American .

Cuatro etapas hasta el metabolismo celular

A partir de la comparación de los genomas, el equipo reconstruyó cuatro fases en la evolución de la catálisis —el proceso que acelera las reacciones químicas— :

1. Reacciones catalizadas solo por metales. En la etapa más temprana, los metales inorgánicos impulsaban reacciones metabólicas sencillas.
2. Una fase híbrida de metales y enzimas. LUCA habría incorporado algunas enzimas primitivas, pero todavía dependía de metales ambientales para realizar muchas reacciones esenciales.
3. La divergencia de los linajes. Los antepasados de bacterias y arqueas comenzaron a separarse, heredando cada grupo parte de ese conjunto incompleto de herramientas metabólicas.
4. La evolución independiente de nuevas enzimas. Cada linaje desarrolló enzimas nuevas y estructuralmente diferentes para reemplazar los catalizadores metálicos que faltaban.

Este último punto es la evidencia central del estudio. Si bacterias y arqueas utilizan enzimas distintas para resolver los mismos problemas químicos, eso sugiere que ambas desarrollaron por separado la capacidad de vivir como células autónomas, después de que sus caminos evolutivos ya se hubieran separado .

Cómo pudo funcionar el metabolismo antes del ATP

Las células actuales utilizan el trifosfato de adenosina (ATP) como su principal «moneda energética». Pero el ATP es una molécula compleja cuya producción depende de enzimas. Por eso, no podía ser la fuente de energía original antes de que existieran sistemas celulares plenamente desarrollados.

El estudio señala una posible alternativa: el fosfito, una forma de fósforo que puede encontrarse en fuentes hidrotermales. Al reaccionar con compuestos orgánicos y con la ayuda catalítica del paladio, un metal presente de forma natural, el fosfito puede impulsar reacciones de fosforilación en agua. Según el modelo, este mecanismo habría podido alimentar un metabolismo temprano antes de la aparición de las enzimas modernas y del ATP .

Por ahora, se trata de una vía química plausible, no de una demostración de que ese fuera exactamente el sistema utilizado por los primeros organismos.

Un árbol de la vida con dos troncos

La imagen clásica de la evolución coloca a LUCA en la base de un único tronco, del que se desprenden todas las ramas de la vida. Los nuevos resultados proponen una metáfora diferente: un origen común del código genético, pero dos transiciones independientes hacia la vida celular autónoma .

• Un origen del código genético. Bacterias, arqueas y todos los demás seres vivos comparten la misma herencia genética fundamental, incluidos el ADN, el ARN y la maquinaria básica para fabricar proteínas.
• Dos orígenes de las células de vida libre. El paso desde la química no viva hasta células capaces de sostener su propio metabolismo habría ocurrido de manera independiente en los linajes bacteriano y arqueano.

Así, el tradicional árbol podría parecerse más a un arbusto con dos troncos principales que emergen de una base común, todavía no plenamente celular. Los autores lo expresan de forma directa: «Los nuevos datos dejan una sola conclusión: los linajes bacteriano y arqueano pasaron de manera independiente al estado de vida libre. Solo las células de vida libre están vivas. Digámoslo claramente: estamos ante un origen del código genético, pero dos orígenes de la vida» .

Qué implica para la búsqueda de vida fuera de la Tierra

Si la transición hacia la vida autónoma pudo producirse más de una vez en la Tierra, la astrobiología tendrá que considerar nuevos escenarios. El hallazgo podría indicar que el salto de la química a la biología es más accesible de lo que se pensaba. O podría apuntar en la dirección contraria: quizá ese salto solo sea posible bajo condiciones ambientales muy específicas, como las que ofrecen las fuentes hidrotermales ricas en metales .

La diferencia es importante. En el primer escenario, la vida podría surgir con relativa facilidad cuando se reúnen los ingredientes adecuados. En el segundo, sería un acontecimiento mucho más dependiente de una combinación excepcional de temperatura, minerales, compuestos químicos y flujo de energía.

Qué falta por confirmar

El estudio es provocador, pero no cierra el debate. Su análisis depende en gran medida de datos genómicos de bacterias, mientras que los genomas de arqueas están menos representados. Esa diferencia en el muestreo podría influir en las conclusiones.

Además, el papel del fosfito y el paladio en el metabolismo temprano sigue siendo un modelo químico plausible, no una ruta ancestral demostrada . Todavía no se ha reproducido en el laboratorio una transición completa desde reacciones catalizadas por metales hasta un metabolismo impulsado por enzimas en un sistema sintético.

Aun con esas reservas, la investigación ofrece una de las reconstrucciones más detalladas hasta la fecha sobre cómo pudo ensamblarse la primera red metabólica. También sugiere que el origen de la vida no fue necesariamente un único salto limpio desde la materia inerte, sino un proceso gradual, dependiente del entorno y con más de una solución evolutiva posible.