Cómo La Primera Vida En La Tierra Luchó Por Sobrevivir

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Algunas de las primeras células de la tierra se basaron en una combinación de mecanismos de fijación de carbono para crecer y sobrevivir, lo que arroja vida en la evolución temprana.

Los primeros estudios fueron los sistemas químicos inestables que sobrevivieron combinando un puñado de conjuntos inestables basados ​​en carbono, según los investigadores.

Toda la vida en la Tierra está basada en el carbono. Para crear materia viva a partir del carbono, los organismos llevan a cabo reacciones químicas, como la fotosíntesis, para generar compuestos orgánicos a partir del dióxido de carbono en el medio ambiente. Estos mecanismos, conocidos como fijación de carbono, constituyen el puente más grande entre la química no viviente de la Tierra y su vida.

Todos los organismos que fijan el carbono lo hacen de una de seis maneras. No estaba claro cuál de los seis tipos era el primero, y cómo su desarrollo estaba relacionado con los cambios ambientales y biológicos. El mapeo de la evolución de esta química vital arrojaría luz sobre las raíces de la vida en la Tierra.

Ahora, los científicos han rastreado los seis métodos de fijación de carbono vistos en la vida moderna a lo que pudo haber sido una forma ancestral única.

Los investigadores crearon árboles genealógicos para los mecanismos de fijación de carbono al observar las colecciones de genes y los aspectos del metabolismo que los subyacen y ver qué tan similares o diferentes eran. A partir de estos patrones de relación, reconstruyeron la historia evolutiva completa de la fijación de carbono.

La vida más temprana que llevó a cabo la fijación de carbono aparentemente combinó múltiples mecanismos de fijación de carbono. Esta redundancia, no vista en las células modernas, dio a la vida temprana una robustez que compensó la falta de control refinado que tenía sobre su química interna. [Fotos: 8 criaturas extremas]

"Parece probable que las primeras células fueran ensamblajes desvencijados cuyas partes funcionaban mal y se descomponían constantemente", dijo el investigador Eric Smith, físico del Instituto de Santa Fe. "¿Cómo se puede sostener un metabolismo con un soporte tan inestable? La clave es la redundancia concurrente y constante".

Esta redundancia fue la base de divisiones posteriores que crearon las primeras ramas principales en el árbol de la vida. Por ejemplo, la primera división importante de formas de vida, entre la rama que contiene a los ancestros de las algas azul-verdes y la mayoría de las otras bacterias, y la rama que incluye a Archaea, el otro grupo principal de microorganismos unicelulares, llegó con la aparición más temprana de oxígeno en la tierra En aquel entonces, el oxígeno era tóxico para los organismos, ya que no tenían forma de utilizarlo. El peligro que el oxígeno planteado causó que estas ramas divergieran, estos linajes aparentemente confrontaron el oxígeno en diferentes puntos de la historia, después de haber seguido diferentes caminos evolutivos, lo que llevó a diferentes formas de responder al oxígeno.

Una vez que las células tempranas tuvieron químicos más refinados, por ejemplo, con membranas que podrían controlar mejor sus contenidos o enzimas que eran mejores para controlar reacciones específicas, la vida se desarrolló de manera predecible en respuesta a factores ambientales como el aumento de la alcalinidad de los carbonatos. Esto contrasta con la creencia común de que la suerte dominaba las innovaciones evolutivas, y que el retroceso y la repetición de la historia evolutiva podrían conducir a un árbol de la vida radicalmente diferente.

"Parece que la química básica y la física desempeñan un papel enorme en la estructura de la evolución temprana, en oposición a cosas como la casualidad aleatoria", dijo a WordsSideKick.com el investigador Rogier Braakman, químico del Instituto de Santa Fe.

Sigue siendo incierto si había un solo organismo ancestral que poseía todos estos mecanismos de fijación de carbono, dijo Braakman. "Podría ser que hubiera una comunidad de organismos estrechamente acoplados que intercambiaban regularmente sus partes, de los que procedían linajes específicos más adelante", dijo. "Nuestro enfoque no distingue entre un solo organismo o una comunidad de organismos en este punto".

Los investigadores planean analizar otras vías metabólicas, la síntesis de aminoácidos, para arrojar luz sobre el panorama más amplio de la evolución temprana.

Los científicos detallaron sus hallazgos esta semana en la revista PLoS Computational Biology.


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