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LUCA: El último ancestro común universal

Todos los seres vivos que se conocen en la actualidad comparten un ancestro común, LUCA (siglas de “Last Universal Common Ancestor”). De él descendemos los animales, las plantas, las bacterias y las arqueobacterias (o arqueas).

Es posible que, entre los cientos de millones de especies de organismos que viven en el planeta, se encuentren algunos que no desciendan de LUCA, sino de otro organismo anterior. La vida pudo tener varios orígenes y, aunque sólo surgiera una vez en la Tierra, tienen que haber existido muchos linajes antes de LUCA. Todos, o al menos la mayoría, se extinguieron. La bioquímica de estos organismos, su código genético y sus moléculas portadoras de información pueden haber sido muy extraños. Se están tomando muestras cortas del genoma de organismos desconocidos de todos los ecosistemas en busca de genes exóticos que pudieran pertenecer a descendientes de otros organismos terrestres más antiguos que LUCA (o que incluso puedan tener un origen extraterrestre).

¿Qué fue LUCA? Ésta es una pregunta muy difícil de responder. Debió vivir hace mucho tiempo, al menos hace 3.800 millones de años, época en la que se han encontrado vestigios de organismos parecidos a los actuales. En este enorme periodo de tiempo, el genoma original habrá variado muchísimo. Incluso rastreando los genes que participan en las funciones celulares esenciales, descubrimos diferencias entre los grandes grupos de organismos, como arqueas, bacterias y eucariotas. Un estudio que analizó los genes comunes en 21 especies, encontró que unos 81 eran compartidos y parecían esenciales para la vida. Es probable que LUCA portara muchos de esos genes, pero también puede darse el caso de que esos genes hayan evolucionado en los descendientes de LUCA y éste contara con otro juego de genes para realizar sus funciones esenciales.

Pero hay un fenómeno que limita la construcción de árboles genealógicos para largos periodos por comparación de genomas de organismos actuales: la transferencia genética horizontal. No se conoce aún bien la importancia que ha tenido en la evolución a escala global el salto de unos genes de unas especies a otras. Se sabe que tanto bacterias como arqueas transmiten fácilmente entre sí fragmentos de material genético a través de virus, captándolos directamente del medio externo o por medio de un fenómeno parecido a la sexualidad, por el que una célula transmite a otra ADN a través de un canal que se forma entre ambas células. Cada vez se encuentran también más ejemplos de adquisición de genes extraños por eucariotas, como animales y plantas, a través de virus y bacterias. De este modo, no podemos saber si dos grupos de organismos comparten un gen por haberlo heredado de un antecesor común o por haberlo recibido de otro grupo de organismos no directamente emparentado con ellos. Actualmente, el paradigma que se maneja es que, en las primeras etapas de la vida, en la que sólo existían células procariotas, la transferencia genética horizontal fue muy común, de modo que no podía hablarse de especies diferenciadas, sino de una gran diversidad de organismos individuales con genomas distintos. El árbol genealógico de ramas divergentes que estamos habituados a visualizar para entender la evolución, era en aquellos tiempos más bien un entramado con forma de red, con ramas que se conectan unas con otras. Lo más probable es que LUCA no existiera como fundador de un linaje bien definido, sino como una comunidad algo nebulosa de organismos, que poco a poco se fue clarificando. En efecto, cuanto más complejos son los organismos, más probable es que la introducción de genes nuevos cause alteraciones y estos genes sean eliminados.

Teniendo en cuenta el fenómeno de la transferencia horizontal de genes y realizando estimaciones más o menos razonables sobre su importancia cuantitativa, podemos intentar reconstruir qué aspecto tenía LUCA. Los investigadores están de acuerdo en que debía ser un organismo ya relativamente complejo, con bastante más de 81 genes, para poder ser autosuficiente. Se decantan por reconocer dos grandes ramas en la base de la vida actual: arqueas y bacterias (los más primitivos de los eucariotas, que incluyen a los animales, hongos y plantas, parece que evolucionaron más tarde). Ambos grupos comparten un aspecto similar y muchas características celulares, como la ausencia de orgánulos intracelulares y de núcleo en que esté confinada la mayor parte del material genético, aunque difieren en su bioquímica. Las candidatas preferidas por los investigadores para estar más cerca del linaje de LUCA son las arqueas, porque muchas son capaces de prosperar en ambientes extremos (fumarolas submarinas y manantiales terrestres con agua muy caliente, ambientes muy ácidos o muy salinos, etc.), que se cree que eran muy abundantes en la Tierra primitiva y los más propicios para el surgimiento de la vida.

Aunque esta hipótesis aún no está descartada, hoy se conocen muchas arqueas que viven en ambientes no extremos. Un estudio publicado en Nature a últimos de 2.008 apunta en una dirección distinta. Nicolas Lartillot, de la Universidad de Montréal, uno de sus autores, dice que los datos sugieren que LUCA era más bien sensible a temperaturas cálidas y que vivía por debajo de los 50 grados centígrados. El equipo de investigadores comparó la información genética de organismos modernos. Lartillot compara este estudio con los de etimología de las lenguas modernas mediante los cuales se puede inferir la existencia de lenguas ya extintas. Lograron identificar rasgos comunes a animales, plantas y bacterias usándolos para recrear un árbol filogenético cuyas ramas representan la separaciones de especies del tronco común. Este grupo de investigadores encontró unas pistas fundamentales que les llevaron a una reconciliación de las ideas previas que había sobre LUCA. En particular, los resultados son más compatibles con un mundo orgánico previo basado en el ARN (del que existen muchos indicios) en lugar de en el ADN como molécula portadora de la información genética. Pero el ARN es particularmente sensible al calor. Según los resultados de esta investigación, LUCA viviría en unas condiciones más frías de lo que se creía y su ARN permanecería estable. Fue sólo en una fase evolutiva posterior cuando los descendientes de LUCA desarrollaron la molécula de ADN, con mayor estabilidad térmica, la cual adquirieron de manera independiente, presumiblemente recibiéndola de ciertos virus, y la usaron para reemplazar al frágil vehículo de ARN.








...por Antonio Jiménez ...por Antonio Jiménez


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