A Universidad de BristolUn estudio realizado por investigadores estadounidenses ha revelado que la vida en la Tierra, descendiente de un ancestro común llamado LUCA, floreció poco después de la formación del planeta.

Utilizando análisis genéticos y modelos evolutivos, los investigadores rastrearon la existencia de LUCA hasta hace aproximadamente 4.200 millones de años, revelando que era un organismo complejo con un sistema inmunológico temprano como parte integral de los primeros ecosistemas de la Tierra.

El modelo genético de LUCA y sus descendientes

Todo lo que vive hoy deriva de un único ancestro común conocido cariñosamente como LUCA (Último Ancestro Común Universal).

LUCA es el hipotético ancestro común del que desciende toda la vida celular moderna, desde organismos unicelulares como las bacterias hasta las secuoyas gigantes (así como nosotros, los humanos). LUCA representa la raíz del árbol de la vida antes de que se dividiera en los grupos reconocidos hoy como bacterias, arqueas y eucariotas. La vida moderna ha evolucionado a partir de LUCA a partir de una variedad de fuentes diferentes: la misma aminoácidos utilizado para construir proteínas en todos los organismos celulares, la moneda de energía compartida (ATP), la presencia de máquinas celulares como el ribosoma y otras asociadas con la producción de proteínas a partir de la información almacenada en ADNe incluso el hecho de que toda la vida celular utiliza el propio ADN como medio para almacenar información.

Métodos de investigación y la era de LUCA

El equipo comparó todos los genes en genomas vivos. especiescontando las mutaciones que han ocurrido en sus secuencias a lo largo del tiempo desde que compartieron un ancestro en LUCA.

El momento de la separación de ciertas especies se conoce a partir de los fósiles, por lo que el equipo utilizó un equivalente genético de la familiar ecuación utilizada para calcular la velocidad en física para determinar cuándo existió LUCA, llegando a la respuesta hace 4.200 millones de años, aproximadamente cuatrocientos millones. años después de la formación de la Tierra y nuestro sistema solar.

Sandra Álvarez-Carretero, coautora del estudio y profesora de la Facultad de Ciencias de la Tierra de Bristol, dijo: «No esperábamos que LUCA fuera tan antiguo, sólo unos cientos de millones de años de la formación de la Tierra. Sin embargo, nuestros resultados son consistentes con las opiniones modernas sobre la habitabilidad de la Tierra primitiva. »

Conocimientos fisiológicos y modelado evolutivo de LUCA.

Luego, el equipo desarrolló la biología de LUCA modelando las características fisiológicas de las especies vivas a través de la genealogía de la vida hasta LUCA. El Dr. Edmund Moody, autor principal del estudio, explicó: “La historia evolutiva de los genes se complica por su intercambio entre linajes. Debemos utilizar modelos evolutivos complejos para reconciliar la historia evolutiva de los genes con la genealogía de las especies. »

El coautor, el Dr. Tom Williams de la Facultad de Ciencias Biológicas de Bristol, dijo: «Uno de los beneficios reales de este enfoque es que aplica el enfoque de reconciliación de árbol genético, especie y árbol a un conjunto de datos también diversos que representan las principales áreas de investigación». vida de arqueas y bacterias. Esto nos permite decir con cierta seguridad y valorar ese nivel de confianza sobre cómo vivió LUCA. »

La complejidad y el impacto ambiental de LUCA

El profesor Davide Pisani, coautor del estudio, dijo: «Nuestro estudio demostró que LUCA era un organismo complejo, no muy diferente de los procariotas modernos, pero lo realmente interesante es que está claro que tenía un sistema inmunológico temprano, lo que demuestra que incluso hace 4.200 millones de años nuestro antepasado estaba inmerso en una carrera armamentista con virus. »

Tim Lenton (Universidad de Exeter, Facultad de Geografía), coautor, dijo: “Está claro que LUCA estaba explotando y modificando su entorno, pero es poco probable que viviera solo. Sus desechos podrían haber servido de alimento para otros microbios, como los metanógenos, lo que habría ayudado a crear un ecosistema de reciclaje. »

Implicaciones más amplias del estudio de la primera infancia

«Los resultados y métodos empleados en este trabajo también servirán de base para estudios futuros que examinen con más detalle la evolución posterior de los procariotas a la luz de la historia de la Tierra, incluidas las arqueas menos estudiadas con sus representantes metanogénicos», añadió la coautora, la profesora Anja. Spang (Instituto Real de Investigaciones Marinas de los Países Bajos).

El profesor Philip Donoghue, coautor del estudio, dijo: “Nuestro trabajo reúne datos y métodos de múltiples disciplinas, revelando conocimientos sobre la Tierra primitiva y la vida que no podrían obtenerse mediante una sola disciplina. También demuestra la rapidez con la que se estableció un ecosistema en la Tierra primitiva. Esto sugiere que la vida podría prosperar en biosferas similares a la Tierra en otras partes del universo. »

Referencia: “La naturaleza del último ancestro común universal y su impacto en el sistema terrestre primitivo” por Edmund RR Moody, Sandra Álvarez-Carretero, Tara A. Mahendrarajah, James W. Clark, Holly C. Betts, Nina Dombrowski, Lénárd L Szánthó, Richard A. Boyle, Stuart Daines, Xi Chen, Nick Lane, Ziheng Yang, Graham A. Shields, Gergely J. Szöllősi, Anja Spang, Davide Pisani, Tom A. Williams, Timothy M. Lenton y Philip CJ Donoghue. 12 de julio de 2024, Naturaleza Ecología y Evolución.
DOI: 10.1038/s41559-024-02461-1

En el estudio también participaron científicos del University College London (UCL), la Universidad de Utrecht, el Centro de Investigación Ecológica de Budapest y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Okinawa.

Esta investigación fue financiada por la Fundación John Templeton. Las opiniones expresadas en esta publicación son las de los autores y no reflejan necesariamente las de la Fundación John Templeton.