Un f¨®sil millones de a?os dentro de nuestras c¨¦lulas

Los estudiosos del origen de la vida se enfrentan a una paradoja circular (como la del huevo y la gallina) que, probablemente, puede considerarse el m¨¢s profundo misterio de la biolog¨ªa evolutiva. Toda la vida que conocemos tiene un fundamento doble: la auto-replicaci¨®n, o capacidad de un organismo para sacar copias de s¨ª mismo, y el metabolismo, la cocina de la c¨¦lula que fabrica continuamente sus componentes b¨¢sicos. Hoy est¨¢n vinculados de forma inextricable, pero ?cu¨¢l surgi¨® primero en la noche de los tiempos? ?Y de qu¨¦ serv¨ªa el uno sin el otro?

Una investigaci¨®n bioqu¨ªmica que imita las condiciones de los sedimentos del e¨®n Arcaico (en los albores de la vida en la Tierra, hace de 4.000 a 2.500 millones de a?os atr¨¢s) muestra que dos rutas metab¨®licas (cadenas de reacciones qu¨ªmicas, o la cocina de la c¨¦lula) ya funcionaban entonces igual que ahora, dentro de cada una de nuestras c¨¦lulas. Tanto en la era Arcaica como hoy mismo, esas rutas responden al entorno, encendi¨¦ndose o apag¨¢ndose en respuesta a la acidez y a los niveles de hierro. Es un fuerte indicio de que el metabolismo es anterior a las enzimas (prote¨ªnas con actividad catal¨ªtica) que lo ejecutan hoy. Y tambi¨¦n, proponen los autores, a los genes que contienen la informaci¨®n para fabricar esas enzimas.

Tanto en la era Arcaica como hoy mismo, las rutas metab¨®licas responden al entorno, encendi¨¦ndose o apag¨¢ndose en respuesta a la acidez y a los niveles de hierro

Una de las implicaciones m¨¢s extraordinarias del trabajo de Markus Keller y Markus Ralser, del Centro de Biolog¨ªa de Sistemas de la Universidad de Cambridge, y sus colegas, que se presenta en Science Advances, es que llevamos dentro de cada una de nuestras c¨¦lulas un testigo de la Tierra primitiva, como un trozo del pasado remoto: un sistema complejo y autoconsistente que, posiblemente, empez¨® a funcionar antes de la invenci¨®n de la primera bacteria del planeta. M¨¢s a¨²n: una invenci¨®n que fundament¨® la evoluci¨®n de la primera bacteria. Un invento tan brillante que 3.000 millones de a?os de evoluci¨®n no han podido superar. Da v¨¦rtigo. Casi da hasta asco.

La m¨¢quina del tiempo de Keller y Ralser se basa, de manera parad¨®jica, en la tecnolog¨ªa biol¨®gica m¨¢s avanzada, la metabol¨®mica. Si la gen¨®mica es el estudio simult¨¢neo de todos los genes, y la prote¨®mica el de todas las prote¨ªnas. La metabol¨®mica lo es de todos los metabolitos, las mol¨¦culas simples (como la glucosa, la ribosa o el oxalato) que le sirven a toda c¨¦lula para cocinar todo el resto de sus componentes, como los carbohidratos, las grasas, las prote¨ªnas y los genes.

Los cient¨ªficos de Cambridge se han centrado en dos de las rutas esenciales de ese metabolismo central que ocupa el centro de la cocina celular de todas las especias vivas. Se trata de la glucolisis y el ciclo de las pentosas fosfato, dos cadenas de reacciones enzim¨¢ticas que han torturado a los estudiantes de biolog¨ªa durante el ¨²ltimo siglo. Convierten los az¨²cares como la glucosa (la comida) en energ¨ªa (la gasolina), y tambi¨¦n aportan la materia prima para construir muchos otros componentes celulares.

La vida no podr¨ªa haber surgido en el universo joven, poco despu¨¦s del Big Bang. Porque del Big Bang solo salieron los elementos m¨¢s simples, el hidr¨®geno y el helio, y los sistemas biol¨®gicos necesitan ¨¢tomos m¨¢s pesados, como el carbono y el nitr¨®geno, y algunos mucho m¨¢s pesados, como los metales que catalizan las reacciones esenciales. Entre estos ¨²ltimos, el m¨¢s importante durante el e¨®n Arcaico en que evolucion¨® la vida primitiva era el hierro (concretamente el hierro ferroso, por oposici¨®n al hierro f¨¦rrico, m¨¢s conocido como ¨®xido en el lenguaje com¨²n).

Los cient¨ªficos de Cambridge se han centrado en la glucolisis y el ciclo de las pentosas fosfato, dos cadenas de reacciones enzim¨¢ticas que han torturado a los estudiantes de biolog¨ªa durante el ¨²ltimo siglo

Y es a este hierro (ferroso) al que responden los ciclos metab¨®licos de los investigadores de Cambridge. El hierro cumpl¨ªa en aquella noche de los tiempos la funci¨®n que hoy tienen las enzimas metab¨®licas, las nanom¨¢quinas de gran complejidad que catalizan hoy esas mismas reacciones. Pero que, como atavismo del pasado remoto, siguen conservando en sus centros activos, o n¨²cleos l¨®gicos, el mismo metal, y en el mismo estado de oxidaci¨®n (ferroso) que entonces.

Hoy hace falta un gen para fabricar un catalizador (una enzima). Entonces solo hac¨ªa falta comerse el hierro del oc¨¦ano circundante. S¨ª, puede que la vida fuera m¨¢s f¨¢cil en el pasado. Pero tambi¨¦n era menos interesante.

M¨¢s a¨²n, nuestros procesos metab¨®licos centrales, los que operan en nuestras neuronas para alimentarlas de energ¨ªa y materiales de construcci¨®n, siguen revelando cierta capacidad de auto-sostenimiento que no depende de las enzimas codificadas por los genes, sino del mero hierro (ferroso) que las antecedi¨® en ese papel.

No hemos cambiado tanto en los ¨²ltimos 3.000 millones de a?os. Al menos no tanto como en los ¨²ltimos 10.