Un nuevo estudio sobre cómo funcionan los genes a través del mundo vivo agregó peso a la hipótesis de que la vida en la Tierra consiguió capturar energía de reacciones químicas antes de copiar sus códigos.

El resultado impulsa aún más el continuo debate evolutivo original del «huevo y la gallina» que pregunta, que fue primero, ¿la replicación del ARN o el metabolismo?

Si lograra viajar al pasado a través del tiempo y presenciara las generaciones de animales, desde esponjas y medusas, a complejas células individuales, y finalmente a las células simples, se topará con un enigma.

Si los genes de replicación necesitan energía y nuestro metabolismo está regulado por enzimas hechas por genes, ¿cómo podríamos tener genes sin metabolismo y un metabolismo sin genes?

Una posible solución es que el ácido ribonucleico (ARN) realizó múltiples funciones como una plantilla química y una estructura física que realizó trabajos importantes, tales como catalizar las reacciones necesarias para las primeras células primitivas.

Esta es la base de la hipótesis mundial del ARN, una idea cocinada en la década de 1960 que argumentaba que la vida surgió en un «pequeño charco» (Darwin) con complejos compuestos químicos orgánicos en forma de polímeros de ácido nucleico que eran códigos y máquinas moleculares.

La idea aborda la paradoja, pero no está exenta de problemas, incluyendo la complejidad de los polímeros de ARN largos que se forman por sí solos, especialmente en un mundo en el que un componente clave, el fosfato, era raro.

Eso no quiere decir que cuerdas cortas de ARN fueran incapaces de formarse por sí solas, con todos los signos que sugieren que teníamos las condiciones en la Tierra antigua para proporcionar al menos sus elementos básicos.

Pero cuando se trata de lo que vino primero, hay un creciente conjunto de evidencia para sugerir que formas simples de metabolismo podría haberse generado de diferente manera, sin trabas por ARN y proteínas.

Ahora, Gustavo Caetano-Anollés de la Universidad de Illinois y su colega Ibrahim Koc de la Universidad Técnica de Gebze en Turquía han encontrado aún más razones para pensar que la vida comenzó a metabolizarse antes de que estuviera vinculada a los primeros genes.

Los investigadores utilizaron una base de datos de genomas del Gene Ontology Consortium, seleccionando 249 organismos de todo el árbol de la vida y comparando no sólo sus secuencias, sino las funciones específicas de cada uno de sus genes.

«La mejor manera de entender un organismo es a través de sus funciones», dijo Caetano-Anollés.

¿El lugar donde se inició la vida temprana?

En términos simples, razonaban funciones que se desarrollaron más recientemente en la historia evolutiva -como los procesos que dan lugar a nuestro sistema nervioso- que serían compartidas por menos organismos.

De la misma manera, cuanto más común es la función, más atrás podemos rastrear su desarrollo.

En la base misma de este árbol ramificado hay dos funciones que son comunes a todo ser vivo: el metabolismo y la unión.

«Es lógico que estas dos funciones comenzaron muy temprano porque las moléculas primero necesitaban generar energía a través del metabolismo y tenían que interactuar con otras moléculas a través de la unión», dijo Caetano-Anollés.

Combinando este descubrimiento con otras pruebas de la hipótesis del «metabolismo primero», podemos imaginar que la vida surgió como secciones cortas de ARN integrado con reacciones liberadoras de energía que ya existían, desarrollando genes primitivos que ayudaban a unir otras moléculas antes de construir formas más complejas.

«Los organismos probablemente reemplazaron las reacciones químicas que ya se están produciendo en el planeta y las han internalizado en las células mediante el desarrollo de actividades enzimáticas», dijo Caetano-Anollés.

El dúo cree que sus procesos podrían ser utilizados no sólo para rebobinar el reloj, sino para identificar los patrones que proporcionan una idea de cómo nuestros genes podrían desarrollar nuevas funciones, o para ingenieros basados ​​en pistas sobre cómo se comportaban.

Como dice Caetano-Anollés: «La mejor manera de reestructurar moléculas biológicas con funciones moleculares innovadoras y útiles es aprender principios a partir de pistas dejadas en su pasado».

No hay duda de que esta no será la última palabra en el debate sobre si el metabolismo procedió independientemente del ARN, o si cadenas de ácido nucleico se formaron y luego actuaron como catalizadores.

Estudios como éstos están rellenando lentamente los espacios en blanco para revelar la increíble y complicada historia de la vida.

Esta investigación fue publicada en PLoS One.