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domingo, 22 de abril de 2012

Trazan el árbol de la vida hasta una forma ancestral única

Un nuevo estudio, publicado en 'PLoS Computational Biology', ha mapeado el desarrollo de la química que sustenta la vida, hasta la historia de la vida temprana. Los investigadores Rogier Braakman y Eric Smith, del Instituto de Santa Fe (Estados Unidos), han trazado los seis métodos de fijación de carbono, que se observan en la vida moderna, hasta una forma ancestral única.

La fijación del carbono --el mecanismo de la vida para la fabricación de dióxido de carbono biológicamente útil-- forma el mayor puente entre la química inerte de la Tierra, y su biosfera. Todos los organismos que fijan el carbono lo hacen en uno de seis sentidos; estos seis mecanismos se superponen, pero hasta ahora no estaba claro cuál de los seis tipos ocurrió primero, y cómo se entreteje su desarrollo con los cambios ambientales y biológicos.

Ahora, los autores de la nueva investigación, han utilizado un método que crea 'árboles' de relación evolutiva, sobre la base de las secuencias genéticas y los rasgos metabólicos. A partir de este, han sido capaces de reconstruir la historia evolutiva temprana de la diversidad biológica de fijación del carbono, en relación con todas las formas en que la vida actual lleva a cabo esta función.

La primera forma de fijación de carbono identificada, posee una función de robustez --que no se ve en las células modernas-- mediante un mecanismo de capas múltiples de fijación de carbono. Esta redundancia permitió, en los primeros años de vida, compensar la falta de un control preciso sobre la química interna, y formó una plantilla para las posteriores divisiones que crearon las primeras grandes ramas en el árbol de la vida.

Por ejemplo, la primera gran forma de vida dividida llegó con la primera aparición de oxígeno en la Tierra, causando que los antepasados de las algas verde-azuladas, y la mayoría de otras bacterias, se separasen de la rama que incluye a la bacteria Archaea (en la imagen), otro gran grupo de microorganismos unicelulares.

"Parece probable que las primeras células fueran ensamblajes raquíticos, cuyas partes estaban constantemente rompiéndose", explica Smith, y añade que "la clave para que el metabolismo se mantuviera con un apoyo tan inestable, está en una redundancia simultánea y constante".

Una vez que las células primitivas desarrollaron enzimas y membranas más refinadas, que les aportó un mayor control sobre la química del metabolismo, la minimización de la energía que se utiliza para crear la biomasa, los cambios en los niveles de oxígeno, y la alcalinidad, dirigieron el desarrollo de la vida. En otras palabras, el medio ambiente dirigió grandes divergencias de manera predecible, a diferencia de la creencia común de que el azar dominó la innovación evolutiva.

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