Las bacterias de la Tierra primitiva ya eran complejas

Los seres vivos m¨¢s simples que conocemos, las bacterias actuales, son ya unas entidades muy complejas, dotadas de unas maquinarias multiproteicas (compuestas de varias prote¨ªnas) sofisticadas, modulares y vers¨¢tiles. La hip¨®tesis dominante es que toda esa complejidad es el producto de 3.500 millones de a?os de evoluci¨®n, y que por tanto las bacterias primitivas deb¨ªan ser m¨¢s simples. Pero una investigaci¨®n rompedora revela ahora que no es as¨ª: las bacterias de la Tierra primitiva pose¨ªan unas maquinarias tan complejas como las actuales.

La Tierra tiene 4.500 millones de a?os, pero seguramente fue un infierno incompatible con la vida durante los primeros 500 millones. Los indicios de bacterias f¨®siles de hace 3.900 millones han sido muy discutidos por los ge¨®logos, de modo que las evidencias f¨®siles m¨¢s antiguas aceptadas generalmente datan de 3.500 millones de a?os atr¨¢s. Esos f¨®siles, naturalmente, no ofrecen ninguna informaci¨®n sobre las prote¨ªnas que contuvieron en vida. Entonces, ?c¨®mo han podido examinarlas los cient¨ªficos?

Con una ingeniosa m¨¢quina de tiempo conceptual. Las comparaciones entre los genomas de 50 especies de bacterias actuales generan un ¨¢rbol geneal¨®gico (o filogen¨¦tico, en la jerga): las bacterias con genomas muy similares se separaron hace pocos millones de a?os, y ahora son dos ramitas vecinas terminales del ¨¢rbol; si se parecen menos, se separaron hace m¨¢s millones de a?os, y ahora est¨¢s en dos ramas diferentes; las bacterias actuales m¨¢s dispares solo est¨¢n conectadas por el tronco y, de hecho, definen c¨®mo era el tronco hace 3.500 millones de a?os: qu¨¦ genes y prote¨ªnas ten¨ªa, y cu¨¢l era su secuencia exacta (gatacca¡­).

Todo lo anterior son matem¨¢ticas, y lo que generan son secuencias que se pueden escribir en un papel. Pero la tecnolog¨ªa actual permite resucitar una prote¨ªna a partir de esos textos. Y eso es lo que ha hecho el biof¨ªsico Reinhard Sterner junto a sus colegas de la Universidad de Regensburg, en Alemania. Han resucitado un complejo de prote¨ªnas llamado tript¨®fano sintasa (porque sintetiza el tript¨®fano, uno de los amino¨¢cidos esenciales de la vida), y han demostrado en el laboratorio que funciona de una forma tan eficaz y sofisticada como su versi¨®n actual. Presentan los resultados en Cell Chemical Biology.

Es una sorpresa porque la evoluci¨®n biol¨®gica solo empez¨® hace unos 4.000 millones de a?os

¡°Hay una teor¨ªa generalmente aceptada¡±, explica Sterner, ¡°que sostiene que las enzimas [prote¨ªnas que catalizan reacciones qu¨ªmicas] muy viejas no eran tan sofisticadas como las de ahora; pero hemos usado el m¨¦todo de reconstrucci¨®n de las secuencias ancestrales para remontarnos todo lo posible en el tiempo, y demostramos as¨ª que el complejo tript¨®fano sintasa del ¨²ltimo ancestro com¨²n de todas las bacterias ya era sofisticado, con la misma alta actividad enzim¨¢tica y la misma comunicaci¨®n entre las subunidades que se observa en los complejos enzim¨¢ticos modernos¡±.

¡°Es una sorpresa¡±, a?ade otro de los autores, Rainer Merkl, tambi¨¦n de Regensburg, ¡°porque la evoluci¨®n biol¨®gica solo empez¨® hace unos 4.000 millones de a?os; concluimos que en esa fase muy primitiva de la evoluci¨®n ¨Centre 4.000 y 3.500 millones de a?os atr¨¢s¡ª hab¨ªa probablemente enzimas primitivas de baja eficacia, pero que esos primeros 500 millones de a?os fueron suficientes para que las enzimas se volvieran plenamente sofisticadas¡±.

Los resultados tambi¨¦n implican que, pasada esa fase primigenia, la complejidad de las m¨¢quinas enzim¨¢ticas no se ha incrementado durante los 3.500 millones de a?os subsiguientes. Esta es una paradoja que se repite en otros incrementos de complejidad de la evoluci¨®n. Una clave para el conocimiento futuro.