Ninguno de nosotros estaría aquí hoy si desde hace miles de millones de años, un pequeño organismo unicelular no hubiera empezado a utilizar el oxígeno para vivir.
Los investigadores no saben exactamente cuándo pasó ni por qué, pero un equipo de científicos ha llegado lo más cerca posible de averiguarlo. Han identificado el primer ejemplo conocido de metabolismo aeróbico, un proceso en el que se usa el oxígeno como combustible. Este descubrimiento puede incluso dar pistas sobre el origen del oxígeno.
Para viajar tan lejos en el tiempo, el bioinformático Gustavo Caetano-Anollés, de la Universidad de Illinois, Urbana-Champaign, junto con sus colegas de China y Corea del Sur, hicieron un poco de trabajo detectivesco molecular. Rastrearon los genomas publicados de todos los grupos de organismos (aunque no incluyeron virus en este estudio), y se centraron en esas partes proteínicas conocidas como dominios. Estas piezas tienen sus propia forma distintiva que ofrecen pistas sobre la función de la proteína, y pueden ser clasificadas en base a diversas características. Igual que una casa victoriana tiene ciertas características que la distinguen de una mansión estilo Tudor, los investigadores pueden saber la diferencia entre los distintos dominios en función de su forma.
Con el tiempo, las proteínas con múltiples dominios pueden intercambiarse como bloques de Lego, señala Caetano-Anollés. Esto es problemático porque la mezcla puede ocultar el origen evolutivo de un dominio. Así que, su grupo analizó solamente las proteínas con un dominio que codifique una función. Los investigadores esperaban que al limitar su estudio a estos dominios se estarían involucrando en el metabolismo aeróbico, y así poder rastrear la historia del proceso.
El equipo produjo una especie de reloj molecular, mediante el establecimiento de la secuencia evolutiva de un solo dominio de proteínas. De esa manera, Caetano-Anollés, y sus colegas, podrían enlazar la secuencia en la línea de tiempo geológico. Dada una correlación en la aparición de dominios integrales en los eventos, como el aumento de los eucariotas (organismos con estructuras celulares unidas por membranas), podrían determinar una fecha aproximada para el origen de dominios concretos. «Los relojes moleculares no son perfectos,» reconoce Caetano-Anollés, «y a veces actúan mal; sin embargo, el dominio de nuestra muestra estaba muy bien vinculados con claros acontecimientos.»
Los investigadores descubrieron que el proceso aeróbico más antiguo fue la producción de piridoxal, una forma activa de vitamina B6, del que informaron en Structure. Esta reacción apareció hará unos 2,9 mil millones de años, junto con una enzima productora de oxígeno llamada catalasa manganeso. Esta enzima desintoxica del peróxido de hidrógeno al descomponer el agua y el oxígeno. La hipótesis de Caetano-Anollés es que los primeros organismos se hicieron con el oxígeno que necesitaban para producir la vitamina B6 a través de esta ruptura del peróxido de hidrógeno. Los autores sostienen que estos antiguos organismos encontraron grandes cantidades de peróxido de hidrógeno en su medio ambiente, debido a los bombardeos de radiación ultravioleta sobre el hielo glacial que genera este compuesto.
«Un gran documento, en términos evolutivos de dominios de la proteína», valora Paul Falkowski, bioquímico evolucionista de la Universidad de Rutgers en New Brunswick, Nueva Jersey, que no participó en el estudio. Sin embargo, Timothy Lyons, un bioquímico de la Universidad de California, Riverside, mantiene su escepticismo respecto a los altos niveles de peróxido de hidrógeno producidos por los glaciares. «Hay muy poca evidencia directa de los picos de peróxido de hidrógeno en esa época», aduce. No obstante, alaba el esfuerzo del estudio por localizar con exactitud el origen evolutivo del metabolismo aeróbico.
- Referencia: ScienceMag.org, 10 de enero de 2012, por Jane J. Lee
- Imagen: Oxígeno antiguo. Los investigadores creen que la antigua archaea, similar en fsu orma de respiración a las Halobacterias, respiraban de manera aeróbica hace 2,9 mil millones años, para producir una forma activa de la vitamina B6 (la estructura cristalina del recuadro). Crédito: NASA, inserción, Wikimedia Commons
- Pedro Donaire
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