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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado por la digestión de los alimentos en el estómago, antes de su paso al intestino delgado. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

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Universidad de Castilla - La Mancha

Nuestros hirvientes ancestros

Hirvientes ancestros - Quilo de Ciencia podcast - Cienciaes.com

Los organismos primitivos vivían a temperaturas muy elevadas

El origen de la vida y su evolución en los inicios continúan siendo unos de los misterios más importantes de la ciencia. Hace unos años, un grupo de investigadores publicó en la revista Nature un trabajo en el que se sugería que las primeras moléculas reproductoras surgidas en la Tierra primitiva se reprodujeron en burbujas de agua rodeadas de hielo, es decir, a bajas temperaturas. La baja temperatura parece una condición razonable para permitir la estabilidad de las moléculas y que estas no se degraden, se rompan o se modifiquen de manera perjudicial.

No obstante, una cosa son las condiciones necesarias para el origen y reproducción de las primeras moléculas que puedan, a lo largo de los eones, dar origen a la vida, y otra muy distinta es si una vez surgido el primer organismo vivo y una vez puesto en marcha el proceso de la evolución, esta no favoreció a aquellos organismos capaces de reproducirse mejor a temperaturas más altas, dado el elevado nivel de volcanismo del planeta por aquellos tempranos años. Recordemos que hoy existen microorganismos termófilos, que pueden vivir a temperaturas superiores a los 70ºC, por ejemplo los que viven en las aguas termales del Parque Nacional de Yellowstone, en los EE.UU.

Los científicos que estudian estas cuestiones han concluido que todos los organismos vivos hoy poseen un último ancestro común universal. ¿Qué características tenía ese organismo? ¿Vivía mejor a temperaturas elevadas?

Proteínas ancestrales resucitadas

Para intentar averiguarlo, se han llevado a cabo estudios con los organismos considerados los más primitivos que existen en la actualidad: las bacterias y las llamadas arqueobacterias, organismos procariotas (sin núcleo celular) similares a las bacterias, pero que representan por sí mismos uno de los tres dominios vivos independientes, junto con las primeras y los organismos eucariotas (cuyas células poseen un núcleo). Los análisis de algunas secuencias de ADN de estos organismos y la similitud entre las de unos y otros indica que los organismos capaces de vivir en aguas a elevadas temperaturas son los más primitivos y, probablemente, de ellos desciendan todos los demás.

Sin embargo, aunque estos análisis son sugerentes, no demuestran nada. Para demostrar algo es siempre necesario en biología o bien evidencia experimental o bien observación precisa. Obviamente, no podemos desplazarnos miles de años hacia el pasado, en una u otra máquina del tiempo, para estudiar con la moderna tecnología las características de los organismos más primitivos. Tampoco podemos resucitarlos hoy y hacerlos crecer en el laboratorio para su estudio. La ciencia y la tecnología son poderosas, pero no tanto.

¿No tanto? Bueno, no tanto, pero tampoco tan poco. Los científicos saben hoy que la información sobre, por ejemplo, cómo eran muchos genes ancestrales puede ser deducida a partir del análisis de los genes actuales de los microorganismos descendientes del organismo primigenio. Del estudio de las mutaciones sufridas por unos y por otros de sus descendientes a lo largo de la evolución, puede derivarse la secuencia de letras de un gen original del que derivan todos los de la actualidad.

Más interesante aún: Una vez deducida esa secuencia de letras primigenia, podemos hoy, por medios químicos, sintetizar el gen ancestral. Este gen, introducido en una bacteria actual, producirá una proteína idéntica a la proteína primitiva, la cual podrá ser estudiada y analizada con las técnicas modernas. En otras palabras, si no podemos resucitar a todo un microorganismo primitivo, sí podemos resucitar algunos de sus genes y proteínas, y estudiarlas.

Vida escalfada

Investigadores de la Facultad de Farmacia y Biología de la Universidad de Tokio han llevado a cabo así la resurrección de un gen y de su proteína ancestral, un enzima muy importante que participa en el metabolismo energético y se encuentra presente en todos los organismos, por primitivos que sean. Una vez resucitado este gen, han producido la proteína en el laboratorio y han analizado sus propiedades. En particular, han analizado si esta proteína ancestral era capaz de funcionar a elevadas temperaturas, lo que indicaría que el microorganismo ancestral que la utilizaba vivía igualmente a esas temperaturas.

Los resultados obtenidos, publicados en la revista Proceedings de la Academia de Ciencias de los Estados Unidos, indican que la proteína ancestral resucitada es muy estable a altas temperaturas. Esta estabilidad se mantiene incluso en otras variantes de la proteína generadas por mutación a partir de esta, que intentan así expandir las posibilidades de proteínas ancestrales existentes por aquellos tiempos.

Así pues, parece que nuestro ancestro común, el organismo del cual derivan hoy todos los organismos del planeta Tierra, vivía escalfado, en aguas termales a temperaturas de entre 80 y 95 ºC. A partir de ese entorno, los organismos se adaptaron a vivir en condiciones de temperaturas más suaves.

Estos interesantes descubrimientos consiguen que miremos con nuevos ojos a los microorganismos que viven hoy en aguas termales, como los que me refería arriba, y que parecen constituir una curiosa anomalía para la vida. Resulta ahora que los anómalos somos, tal vez, nosotros, organismos adaptados a la vida a solo unos fríos 37ºC. Ellos continuaron fieles a las tradiciones vitales más ancestrales que incluyen –quien lo hubiera pensado– vivir la vida en agua prácticamente hirviendo.

OBRAS DE JORGE LABORDA.

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos


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