El metabolismo pudo surgir en los océanos hace 4.000 millones de años

   MADRID, 25 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Un gigantesco número de reacciones químicas tienen lugar en nuestros cuerpos cada segundo, sincronizándose entre sí para producir la energía y compuestos químicos que necesitamos para sobrevivir.

   En conjunto, estas reacciones constituyen nuestro metabolismo, que es uno de los rasgos definitorios de la vida. Sin embargo, los científicos siguen debatiendo los orígenes del metabolismo: ¿Esta disposición compleja de reacciones evoluciona con el tiempo en los seres vivos, debido a las ventajas de la supervivencia, o fue adquirido, en una forma básica, desde el medio no viviente?

   En un nuevo estudio, los investigadores han descubierto que algunos de los procesos metabólicos que convierten los azúcares en energía y bloques de construcción molecular, comparten muchas similitudes con las reacciones químicas que podrían haber ocurrido en sedimientos océanicos arqueanos no-vivientes de 4.000 millones de años de edad. Los resultados sugieren que las reacciones metabólicas en las células de hoy en día podrían, en principio, haberse originado a partir de reacciones químicas en un ambiente que precedió a la vida.

   Los investigadores, Markus A. Keller y Markus Ralser de la Universidad de Cambridg, han publicado su trabajo sobre las antiguas reacciones del metabolismo en la revista Science Advances.

   El trabajo se basa en un artículo publicado por algunos de los mismos autores en 2014, en el que recrearon ambientes similares a los antiguos océanos de la Tierra en el laboratorio y observaron las reacciones químicas que formaron glucosa, piruvato (un producto de la glucólisis) y precursores de los modernos ácidos nucleicos y aminoácidos, de una manera similar a los organismos vivos de hoy en día.

   Una de las cosas más sorprendentes acerca de los resultados de ese trabajo fue que los antiguos sedimentos habilitaban las reacciones sin contener enzimas, ya que las enzimas llegaron a existir durante la evolución de los organismos modernos. Las enzimas son proteínas que aceleran las reacciones metabólicas, y los seres vivos en gran medida dependen de ellas para catalizar su metabolismo. Sin enzimas, las reacciones metabólicas ocurrirían con demasiada lentitud para que la vida exista tal como la conocemos.

   Aunque estos antiguos sedimentos carecían de enzimas, contenían grandes cantidades de hierro, y los investigadores en el estudio de 2014 mostraron que el hierro puede actuar como un catalizador en lugar de las enzimas. Se cree ampliamente que el hierro existía en concentraciones mucho más altas en los antiguos océanos que en los océanos modernos, porque los antiguos océanos no contenían ningún oxígeno, y esta condición activó grandes cantidades de hierro para disolver.

   En el nuevo estudio, los investigadores han demostrado que esas reacciones de hierro catalizado hace 4.000 millones de años de edad, no sólo pudieron producir algunos de los productos químicos esenciales del metabolismo, sino que igual que el metabolismo, también tuvieron la capacidad de encender y apagar las vías bioquímicas. Esta capacidad permite a las células modernas reaccionar a cambios en el medio ambiente.

   Mediante la realización de más de 4.000 espectrometría de masas de alta sensibilidad y experimentos de resonancia magnética nuclear, los investigadores encontraron, por ejemplo, que las condiciones de pH neutro favorecen la glucólisis, mientras que las condiciones alcalinas del pH favorecen la vía pentosa fosfato. Este hallazgo sugiere que los cambios relativamente moderados en el medio ambiente podrían haber dado lugar a cambios en el metabolismo.

   Además, los investigadores observaron que la presencia de hierro acelera las velocidades de reacción durante la mayor parte del intervalo de pH, con algunas reacciones que exhiben un aumento de la tasa en 100 veces. Estos ejemplos de reactividad condicional proporcionan un método de regular las reacciones, que es una característica esencial del metabolismo.