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Identifican los orígenes del metabolismo

Martes 2 Julio, 2019 en  Ciencia y Tecnología

Una nueva investigación de la Universidad de Rutgers, la Universidad Estatal de Nueva Jersey (Estados Unidos), arroja luz sobre uno de los misterios más perdurables de la ciencia sobre cómo comenzó el metabolismo.

CELULAS

(Europa Press) Una nueva investigación de la Universidad de Rutgers, la Universidad Estatal de Nueva Jersey (Estados Unidos), arroja luz sobre uno de los misterios más perdurables de la ciencia sobre cómo comenzó el metabolismo, el proceso mediante el cual la vida se potencia a sí misma al convertir la energía de los alimentos en movimiento y crecimiento.

Para responder a esa pregunta, los investigadores diseñaron por ingeniería inversa una proteína primordial y la insertaron en una bacteria viva, donde impulsó con éxito el metabolismo, el crecimiento y la reproducción de la célula, según el estudio realizado en la Academia Nacional de Ciencias.

“Estamos más cerca de comprender el funcionamiento interno de la antigua célula que fue el antepasado de toda la vida en la tierra y, por lo tanto, de comprender cómo surgió la vida en primer lugar, y los caminos que la vida podría haber tomado en otros mundos”, explica el autor principal Andrew Mutter, un asociado postdoctoral en el Departamento de Ciencias Marinas y Costeras de la Universidad de Rutgers.

El descubrimiento también tiene implicaciones para el campo de la biología sintética, que aprovecha el metabolismo de los microbios para producir químicos industriales; y bioelectrónica, que busca aplicar los circuitos naturales de las células para el almacenamiento de energía y otras funciones.

Los investigadores analizaron una clase de proteínas llamadas ferredoxinas, que apoyan el metabolismo en bacterias, plantas y animales al mover la electricidad a través de las células. Estas proteínas tienen formas diferentes y complejas en los seres vivos de hoy, pero los investigadores especulan que todas surgieron de una proteína mucho más simple que estaba presente en el antepasado de toda la vida.

De manera similar a las formas en que los biólogos comparan aves y reptiles modernos para sacar conclusiones sobre su ancestro compartido, los investigadores compararon las moléculas de ferredoxina que están presentes en los seres vivos y, utilizando modelos informáticos, diseñaron formas ancestrales que pueden haber existido en una etapa más temprana en la evolución de vida.

Esa investigación llevó a su creación de una versión básica de la proteína: una ferredoxina simple que es capaz de conducir electricidad dentro de una célula y que, a lo largo de eones de evolución, podría haber dado origen a los muchos tipos que existen hoy en día.

Luego, para probar que su modelo de la proteína antigua podría realmente soportar la vida, lo insertaron en una célula viva. Tomaron el genoma de la bacteria ‘E. coli’, eliminaron el gen que utiliza para crear ferredoxina en la naturaleza y se fusionaron en un gen para su proteína de ingeniería inversa. La colonia de ‘E. coli’ modificada sobrevivió y creció aunque más lentamente de lo normal.

El coautor del estudio Vikas Nanda, profesor de la Escuela de Medicina Rutgers Robert Wood Johnson y del Centro de Biotecnología y Medicina Avanzadas, señala que las implicaciones del descubrimiento para la biología sintética y la bioelectrónica provienen del papel de las ferredoxinas en el circuito de la vida.

Estas proteínas canalizan la electricidad como parte del circuito interno de una célula. Las ferredoxinas que aparecen en la vida moderna son complejas, pero hemos creado una versión reducida que aún soporta la vida. Los experimentos futuros podrían basarse en esta versión simple para posibles aplicaciones industriales”, concluye Nanda.


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