¿Proteínas marcianas?

resucitar proteínasEl profesor de la Universidad de Granada José Sánchez Ruiz es citado en la web de BBC News diciendo “Quizás hemos resucitado proteínas marcianas. Quizás el último ancestro universal común se formó en Marte y fue transferido a la Tierra”. Y es que todos los hallazgos que hacen los que se dedican a la exobiología tienen un especial atractivo, por las posibles implicaciones que acarrean. En este caso, la pregunta es cómo ha sido la evolución de la estructura tridimensional de las proteínas. Vamos por partes…

Una proteína es una molécula formada por la sucesión de otras más pequeñas llamadas aminoácidos, pero habitualmente no forma una “cadena” lineal sino que está plegada sobre sí misma formando una estructura en tres dimensiones. Dicha estructura no es aleatoria; de hecho, la función de una proteína depende en gran medida de que ese plegamiento sea correcto. Pero las proteínas, al igual que los genes que las codifican, han ido cambiando a lo largo de la evolución, lo cual sugiere una pregunta importante: si la secuencia de aminoácidos de una proteína actual es distinta a la que esa proteína tenía hace varios millones de años, es lógico pensar que también sus estructuras tridimensionales sean distintas. Pero entonces, ¿cómo pueden realizar la misma función?

Científicos andaluces, junto con colaboradores estadounidenses, parecen haber resuelto este enigma. En primer lugar, escogieron unas proteínas (llamadas tioredoxinas) que están presentes en todos los seres vivos porque llevan a cabo una función muy básica y necesaria. Comparando la secuencias de tioredoxinas actuales, los investigadores hicieron predicciones sobre cómo habría sido la secuencia de estas proteínas hace 1.500, 2.500 y 3.500 millones de años, más o menos. Después vino el paso más delicado: “resucitar” esas supuestas proteínas ancestrales sintetizándolas en el laboratorio. Al hacerlo, los investigadores comprobaron que se plegaban, lo cual indica que sus predicciones habían sido acertadas. Pero lo más notable es que las estructuras tridimensionales que formaban eran muy similares a las tioredoxinas actuales, a pesar de tener secuencias bastante diferentes.

Lo cual es fascinante, por supuesto, porque da bastante luz sobre la manera en que han evolucionado las proteínas. Por ejemplo, una región concreta de las tioredoxinas se expandió súbitamente hace poco menos de dos mil millones de años, coincidiendo con la aparición de las células que tienen núcleo. Esto apoya la evolución “a saltos” que han propuesto varios científicos. Además, resulta que las proteínas “resucitadas” más antiguas soportan mejor las altas temperaturas y los ambientes ácidos, que se supone eran los predominantes hace 3.500 millones de años cuando aparecieron los primeros seres vivos. O quizás sean así porque vinieron de fuera…

Vida en las profundidades… y mucha

vida en el fondo del marLa vida se expandió en la tierra gracias a la aparición de la fotosíntesis, ese proceso químico mediante el que se obtiene energía a partir de la luz solar. Por eso, uno no se esperaría encontrar muchos seres vivos en el fondo del océano, donde no llega la luz, y mucho menos dentro de la corteza terrestre. Sin embargo, un hallazgo científico publicado recientemente en la revista Science demuestra que precisamente dentro de esa corteza hay bacterias que utilizan hidrógeno para obtener energía a partir del CO2, un proceso conocido como quimiosíntesis. Y lo más sorprendente es que hay muchas.

Los científicos ya sabían que hay bacterias en algunas regiones del fondo del mar, como las chimeneas hidrotermales. Pero en el año 2004 un buque oceanográfico estadounidense taladró el fondo marino, obteniendo muestras de rocas basálticas enterradas a varios cientos de metros dentro de la corteza oceánica. Tras años realizando diversos análisis, los investigadores están seguros de haber encontrado bacterias capaces de realizar quimiosíntesis dentro de esas rocas. De hecho, no sólo las identificaron a través del ADN, sino que consiguieron cultivarlas en el laboratorio: las bacterias se multiplicaban e incluso fabricaban metano.

La corteza oceánica ocupa un 60% de la superficie del planeta, por lo que este nuevo hábitat podría convertirse en el mayor ecosistema de la Tierra. Basta recordar, por ejemplo, que la biomasa de todas las bacterias que viven en la superficie terrestre es más de mil veces la de todos los humanos que jamás hemos poblado nuestro planeta, lo cual nos da una idea de la dimensión de este nuevo hallazgo. Pero lo más interesante es que todo esto lleva a pensar que quizás la vida en la Tierra pudo empezar gracias a la quimiosíntesis. Si esto es así, no hay ninguna razón por la que no pueda suceder algo parecido en otros planetas que reúnan condiciones similares.

El fósil más antiguo… por ahora

Existe bastante consenso en que la vida apareció en el planeta hace unos tres mil quinientos millones de años, por datos químicos de distinta índole. Otra cosa es descubrir fósiles de esos organismos, microscópicas bacterias que vivían en el mar. Dadas sus características (y sobre todo, su antigüedad)  los supuestos fósiles encontrados hasta el momento han estado rodeados de bastante controversia. Por ejemplo, a principios de este año se demostró el origen inorgánico de lo que se consideraba el conjunto de fósiles más antiguos, a pesar de tener una forma muy similar a ciertas bacterias.

En un artículo publicado en la revista Nature Geoscience, científicos australianos y británicos demuestran el origen orgánico de otros fósiles encontrados en esa misma región, que datan de hace 3.400 millones de años. Se trata de estructuras que conservan los rasgos típicos de algunas bacterias, pero además diversos análisis químicos respaldan que efectivamente estaban constituidos por moléculas que sólo se encuentran en seres vivos. Además, y este es uno de los puntos más interesantes, los investigadores observaron cristales de pirita alrededor de estos fósiles, lo que sugiere que se alimentaban de azufre tal y como hacen algunas bacterias en la actualidad.

Si estos datos resisten el escrutinio de los próximos años, contaremos por fin con una ventana al momento de la aparición de los primeros seres vivos sobre la Tierra, algo que los científicos han estado esperando con ansia.

Bacterias que resisten condiciones extremas

La Antártida es un continente sometido a temperaturas extremas y altas dosis de radiación ultravioleta, donde la vida se hace bastante difícil. Por este motivo, la zona funciona como un laboratorio que promueve la selección de organismos especialmente adaptados a sobrevivir en esas condiciones. Y esto se ve con especial claridad en el caso de los microbios.

En 2008, una empresa llamada Antarctic Bioresources puso en marcha un proyecto para encontrar en esta región organismos que pudiesen tener utilidad en biotecnología. Ahora, acaban de hacer público el resultado de la búsqueda de extremófilos en las Islas Shetland del Sur. Extremófilos, para aquellos que no lo hayan deducido todavía, son los microorganismos que viven en condiciones extremas, muy distintas a las que estamos acostumbrados el común de los mortales.

Los científicos encontraron más de 200 nuevas especies de bichillos que resisten sin problemas las bajas temperaturas, altas concentraciones de sal, o fuertes dosis de rayos ultravioleta. Curiosamente, también encontraron “hipertermófilos”, incluyendo un microbio que sobrevive a 95º centígrados, a pesar de pasar toda su vida en el hielo. Extraordinario. Igual de inesperado fue el hallazgo de una bacteria que resiste radiaciones gamma 5.000 veces superiores a cualquier otro ser vivo: ¿qué hace un bicho así viviendo a 15 metros de profundidad?

Lógicamente, estos microbios pueden ser una fuente de bioestabilizadores, las sustancias que a ellos les permiten sobrevivir en esas condiciones y que podrían tener muchas aplicaciones en otras partes del mundo. Pero también (y esto es lo que me parece más interesante) nos abren una ventana al pasado, y nos permiten saber algo más sobre cómo fue evolucionando la vida cuando gran parte del planeta estaba sometida a condiciones extremas.