Los científicos pueden haber descubierto un eslabón perdido entre las células simples y complejas, que constituyen todos los animales, plantas y hongos.
Los científicos consideran que los organismos unicelulares llamados Archaea se encuentran entre bacterias primitivas, que carecen de núcleo, y células más complejas, o eucariotas, en la línea de tiempo evolutiva. Al igual que sus primos bacterianos, Archaea carece de núcleo, pero los microbios contienen ADN y enzimas que replican el ADN que se parecen mucho a las de los eucariotas.
Algunos científicos teorizan que los eucariotas evolucionaron hace unos 2 mil millones de años a partir de estos organismos intermedios, cuando una antigua arquea agarró un microorganismo que pasaba, lo absorbió en su vientre celular y lo transformó en un núcleo improvisado. Otros sugieren que una arquea ancestral envió "ampollas" errantes, construidas a partir de su propia pared celular, que se engancharon y luego integraron útiles organismos unicelulares que funcionaban como orgánulos modernos, o las estructuras similares a órganos dentro de las células que realizan tareas especializadas. funciones
Los detalles que rodean este importante evento evolutivo siguen siendo turbios, en parte porque los científicos han encontrado poca evidencia del período de transición entre células simples y complejas. Pero ahora, los investigadores han identificado un puente potencial entre procariotas y eucariotas: una sorprendente similitud codificada en sus proteínas.
En los eucariotas, ciertas proteínas transportan secuencias cortas, conocidas como señales de localización nuclear o NLS, para ingresar al núcleo. Las proteínas transportadoras se unen con los NLS y luego escoltan otra molécula a través de los poros en la membrana nuclear. En esencia, los NLS actúan como una insignia de seguridad celular.
Aunque Archaea carece de núcleos, algunas de sus proteínas llevan insignias similares a NLS de todos modos, según el estudio publicado el 10 de septiembre en la revista Molecular Biology and Evolution. Los autores sugieren que los NLS son anteriores al origen del núcleo y pueden haber servido como un trampolín evolutivo que permitió a las arqueas evolucionar gradualmente hacia una vida compleja.
"La naturaleza tiende a inventar a partir de lo que ya tiene", dijo el biólogo evolutivo Sergey Melnikov, investigador postdoctoral en la Universidad de Yale y coautor del estudio.
Estas insignias de NLS proporcionan evidencia de una forma intermedia entre células simples y complejas, un hallazgo equivalente a descubrir un dinosaurio con forma de pájaro o un pez rastrero como paleontólogo, dijo Melnikov a LIve Science. "Esto es bastante único para afirmar que existen en Archaea ... Nadie ha pensado que deberían estar buscando NLS en Archaea", dijo el biólogo computacional Aravind Iyer, que estudia la evolución de proteínas y genomas en el Centro Nacional de Información Biotecnológica, pero no participó en el estudio actual.
Pero no todos están convencidos: dos expertos dijeron a Live Science que los NLS pueden no ser la pistola de fumar evolutiva que muestra cómo las células simples evolucionaron en células más complejas.
Excavando en busca de fósiles celulares
En lugar de cavar a través de restos esqueléticos, Melnikov cavó a través de las proteínas ribosómicas de las células para reconstruir su historia evolutiva. (Los ribosomas son fábricas celulares que ayudan a ensamblar proteínas).
"Solo hay un puñado de genes que son ubicuos", lo que significa que están presentes en todas las formas de vida, dijo Melnikov. Explicó que aproximadamente la mitad de esos genes conservados codifican proteínas ribosómicas, un hecho que sugiere que las proteínas tienen un largo legado evolutivo, posiblemente desde el comienzo de la vida misma. En eucariotas, las proteínas ribosómicas ingresan al núcleo para ser modificadas antes de instalarse en el citoplasma; disfrutan de un fácil acceso al núcleo gracias a sus NLS.
Al comparar la estructura de las proteínas ribosómicas muestreadas de los tres dominios de la vida (Archaea, Bacteria y Eukarya), Melnikov tuvo como objetivo detectar estas secuencias distintivas. Los grupos de Archaea que investigó se encuentran entre los que se pueden encontrar hoy en la naturaleza.
He aquí, Melnikov y sus colegas desenterraron cuatro proteínas arqueadas equipadas con insignias de seguridad similares a sus contrapartes eucariotas. Las secuencias similares a NLS aparecieron en múltiples grupos de Archaea, por lo que los investigadores dedujeron que la característica había aparecido temprano en la historia evolutiva arqueológica. (Sin embargo, en Archaea, el NLS probablemente ayuda principalmente a los organismos a identificar más fácilmente los ácidos nucleicos, los componentes básicos del ADN y el ARN. Si bien los NLS eucariotas también cumplen esta función, son más conocidos por ayudar a las proteínas a ingresar al núcleo).
El equipo pasó a probar si los NLS eran funcionalmente intercambiables entre los reinos de la vida, intercambiando una insignia eucariota por una arqueológica. Debajo de un microscopio óptico, los NLS arqueales parecían funcionar igual que los NLS eucariotas y otorgaron a sus proteínas VIP el acceso VIP al núcleo. A pesar de compartir las mismas funciones, los NLS en eucariotas y Archaea pueden no estar relacionados evolutivamente, dicen los expertos.
Iyer, por ejemplo, sigue dudando del hallazgo. Los NLS se componen de solo cinco a seis bloques de construcción de proteínas, llamados aminoácidos. Debido a su corta longitud y estructura química particular, los NLS son estadísticamente propensos a aparecer en las proteínas por casualidad, dijo Iyer a Live Science.
En otras palabras, las secuencias arqueológicas y eucariotas pueden haber aparecido de forma independiente y, por lo tanto, no estarían relacionadas evolutivamente. Iyer dijo que estaría más convencido si una investigación adicional descubre NLS arqueales en proteínas adicionales, similares a las que ingresan al núcleo en eucariotas.
"Al final, esto solo muestra que estas secuencias probablemente precedieron a los núcleos", dijo a Live Science en un correo electrónico Buzz Baum, biólogo celular y evolutivo del Laboratorio MRC de Biología Celular Molecular en Inglaterra. Las arqueas que comparten muchas similitudes genéticas con los eucariotas modernos aún carecen de núcleos y orgánulos, explicó, por lo que es difícil ver cómo estos NLS condujeron al desarrollo de núcleos.
- Vida extrema en la tierra: 8 criaturas extrañas | Ciencia viva
- 7 teorías sobre el origen de la vida | Ciencia viva
- Galería: Arco iris de la vida en Great Salt Lake | Extremófilos | En Vivo…
Publicado originalmente en Ciencia viva.
