HISTORIA DE LUCA, EL AMANECER DE LA VIDA
¿Existe una eslabón perdido del que todos y cada uno de nosotros es descendiente? Adéntrate en este artículo para saber más sobre el origen de la vida en la Tierra.
MICROBIOLOGIAEVOLUCIÓN
¿Cómo surgió la vida en nuestro planeta?
Esta es una de las preguntas que la ciencia lleva años intentando responder, y que aún hoy carece de una respuesta definitiva. Afortunadamente, poco a poco nos vamos aproximando al origen de toda vida.
Hace 4.600 millones de años, como resultado de la explosión de una estrella (supernova) y el colapso de los restos sobre sí mismos a causa de la gravedad, se formó la Tierra y el resto de planetas de nuestro sistema solar. Durante unos 600 millones de años, la Tierra fue un lugar inhóspito, una gran bola de roca fundida en un océano de lava. Se cree que por aquel entonces un joven planeta llamado Theia colisionó con la Tierra, y de los escombros que se desprendieron se formó la Luna. Poco a poco, los gases expulsados por la actividad volcánica fueron formando una atmósfera primigenia, donde se cree que había agua condensada que fue en aumento al impactar cometas y meteoritos sobre la corteza del planeta. Lentamente, la Tierra fue adoptando un aspecto más parecido al actual, con océanos, atmósfera y tierra firme, aunque aún faltaba un elemento indispensable para la vida tal y como la conocemos: el oxígeno.
Hace aproximadamente 4.000 millones de años, la Tierra se fue enfriando gradualmente y se convirtió en un planeta que posibilitaba la aparición de vida. Inicialmente, se propuso la teoría de la panspermia para explicar el origen de la vida. Esta teoría sugería que la vida se generó en el espacio y llegó a la Tierra a través de meteoritos, cometas o nubes de polvo interestelar. Sin embargo, parece poco probable que hubiera microorganismos “montados” en cometas paseando por el espacio, por lo que varios científicos continuaron investigando para plantear otras hipótesis sobre el origen de la vida en la Tierra.
En los años 20, Oparin y Haldane plantearon la hipótesis de que la vida en la Tierra se originó gracias a un “caldo primordial” formado por la síntesis de moléculas orgánicas que se acumularon en lagos poco profundos, dando lugar a moléculas más complejas que propiciarían la formación de vida celular. En la década de los 50, la química prebiótica estaba en auge y científicos como Stanley Miller y Joan Oró hicieron valiosas aportaciones. En 1953, Miller realizó un experimento que reforzaría la hipótesis de Oparin y Haldane, recreando las condiciones de la Tierra primitiva y consiguiendo la síntesis de materia orgánica en condiciones abióticas.
Así, hace unos 3.800 millones de años se sintetizaron en la Tierra las primeras moléculas orgánicas que se fueron organizando, formando estructuras más complejas y generando sistemas con una serie de características básicas: poseer un compartimento delimitado por una membrana, ser capaz de tener un metabolismo básico (para intercambiar materia y energía con el entorno) y poseer una molécula donde albergar la información genética (probablemente ARN). A partir de estas primeras células primitivas aparecieron los primeros seres unicelulares sencillos, y es en este punto donde situamos a LUCA.
LUCA es el acrónimo de “Last Universal Common Ancestor” o último antepasado común universal, es decir, el antepasado común del que todos los organismos vivos provenimos. Para entender mejor este concepto, imaginemos que somos capaces de viajar a través del árbol filogenético de la vida, saltando de especie en especie hacia atrás, hacia el inicio de todo. Allí, en las raíces más profundas del árbol, es donde se halla LUCA. Y no es mera imaginación, puesto que a través de estudios genómicos y filogenéticos, los científicos son capaces de recrear este árbol de la vida con increíble precisión. Gracias a estos estudios, conocemos más sobre nuestra historia evolutiva y sobre la historia de la vida en nuestro diverso planeta.
¿Pero cómo era LUCA y dónde vivía?
Es una pregunta de muy difícil respuesta. Exactamente, todavía no podemos definir a nuestro antecesor, pero hay varias hipótesis para cada una de estas cuestiones.
Durante muchos años, los científicos de todo el mundo han creído que todos los seres vivos del planeta descienden de un único individuo, o grupo de individuos ancestrales. Así lo indican las pruebas realizadas durante años. Este parece un hecho indiscutible, pero lo que no está exento de controversia es definir las condiciones en las que vivió este ancestro común.
La primera hipótesis fue que LUCA debió vivir en algún lugar extremo. Se postuló que provenía de estanques geotérmicos o de fuentes hidrotermales oceánicas donde las temperaturas pueden llegar casi a la de ebullición. De hecho, hay unos organismos muy cercanos a las bacterias, las arqueas, que son especialistas en colonizar nichos ecológicos extremos. Estos organismos viven en ambientes con temperaturas muy elevadas, como las fuentes hidrotermales oceánicas, en ambientes extremadamente salinos, ácidos, fríos o extremadamente secos. Así que no resultaba descabellado pensar que LUCA provenía de ese tipo de ambiente. Sin embargo, varios detractores argumentaban que la concentración de moléculas en los océanos es muy baja, dada su inmensidad, para propiciar la formación espontánea de moléculas más complejas. Así que la controversia estaba servida.
Pero en 2019, un estudio llevado a cabo por científicos del Instituto Pasteur realizó un análisis filogenético del gen de la girasa inversa. Se analizaron 376 genes de bacterias y arqueas que codifican para una enzima necesaria para realizar la transcripción génica a altas temperaturas (DNA girasa inversa). El estudio sugería que este gen no era original, es decir, no se hallaba en LUCA, con lo cual no podría haber vivido en ambientes tan calientes. Así que quizá Darwin tenía razón al decir que la vida se creó en un pequeño y cálido estanque.
A día de hoy, no se puede afirmar con rotundidad dónde vivió LUCA. Habrá que seguir esperando para obtener esta respuesta.
En cuanto a cómo era, la situación tampoco está clara.
En 2021, científicos del Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD) publicaron en la revista Molecular Biology and Evolution los resultados de su estudio, donde se decía que LUCA era una bacteria del filo Planctomycetes, y que a partir de ella evolucionaron los otros dos dominios, Arqueas y Eucaryas. Esto supuso todo un shock para los evolucionistas, puesto que hasta la fecha se aceptaba que tanto bacteria, arquea y eucarya eran tres ramas del mismo árbol. Con estos nuevos descubrimientos, puede que estemos cerca de afirmar que venimos de las bacterias.
O quizá todavía no, puesto que en 2023 un estudio publicado en la revista Nature Communications planteó que LUCA vivió hace 4.320-4.520 millones de años, ¡solo unos pocos decenios después de la formación de la Tierra! En el estudio se afirmaba que fue una célula con proteínas ribosómicas y ATPsintasa (moléculas comunes a todos los seres vivos del planeta). A través de nuevos métodos de datación molecular, se pudo ver que el ancestro común de todas las bacterias es más antiguo que el de las arqueas. Esto apoyaría la idea de que las bacterias son más antiguas que las arqueas, hecho que hasta entonces se consideraba al revés, pues las arqueas siempre se han llamado bacterias antiguas. Pero tal y como dijo una de las autoras del artículo, Ania Spang, bióloga del Royal Netherlands Institute for Research: “quizá las antiguas arqueas se extinguieron o siguen escondidas en algún lugar donde todavía no las hemos encontrado”.
Sea como fuere, todavía no está del todo claro dónde vivió o cómo fue exactamente LUCA, pero cada vez estamos más cerca de conocer el origen de la vida.