LUCA: el origen de todos
Conoce nuestro antepasado más lejano y repasemos la historia de la vida en la Tierra
Para la primera publicación de La Microteca he decidido explorar los orígenes que compartimos humanos, animales, plantas, e incluso microorganismos. Para ello conoceremos las condiciones de la Tierra en el momento en que, posiblemente, surgió la primera forma de vida y, por lo tanto, nuestro antepasado más remoto.
Clasificación de la vida en la Tierra
Primero, conozcamos los 3 dominios o imperios en los que se clasifican todos los seres vivos conocidos: Bacteria, Archaea y Eukarya.
Bacteria y Archaea agrupan todas las formas de vida procariotas, es decir, microorganismos unicelulares compuestos por ácidos nucleicos (ARN o ADN, que codifican toda su información genética) y ribosomas (las fábricas celulares de proteínas), ambos libres en la célula, rodeados por una membrana plasmática y, a menudo, por una pared celular en su exterior. Las bacterias pertenecen al dominio Bacteria, mientras que las arqueas, microorganismos menos conocidos y estudiados, forman parte del dominio Archaea. Aunque estas comparten algunas características con sus compañeros procariotas, también poseen otras más semejantes a las de los eucariotas.
Dentro del dominio Eukarya, o Eukaryota, se agrupan todos los organismos eucariotas, desde hongos y protozoos hasta plantas y animales. A diferencia de los procariotas, estos protegen su información genética, el ADN, dentro del núcleo de la célula. Además, cuentan con diferentes ogánulos donde se llevan a cabo todas las actividades y funciones celulares, del mismo modo en que nuestros órganos se especializan en ciertas funciones que confluyen con el fin de mantenernos vivos.
¿Qué es LUCA?
LUCA es el nombre con el que se conoce al último antepasado común universal, por sus siglas en inglés Last Universal Common Ancestor, es decir, la primera forma de vida que habitó la Tierra y que dio origen a todos los seres vivos que hoy conocemos.
En realidad, los eucariotas no provienen directamente de este microorganismo primigenio, sino que derivan de las bacterias y arqueas, los verdaderos descendientes de esta primera célula.
Se estima que LUCA se formó hace entre unos 3.940 y 4.520 millones de años (Ma). A lo largo de prácticamente 3.000 Ma, los procariotas fueron los únicos seres vivos que habitaron la Tierra, lo que les permitió diversificarse ampliamente. En la era de LUCA, la Tierra era muy diferente de cómo la conocemos hoy día. Era un ambiente anóxico, es decir, sin oxígeno, e inorgánico (sin materia orgánica). Así pues, el metabolismo primitivo de LUCA habría utilizado moléculas inorgánicas de hierro y azufre, carbono e hidrógeno como fuentes de energía. Estas vías metabólicas son utilizadas todavía por algunas bacterias actuales. Estos descubrimientos apoyan la hipótesis de que la vida surgió, probablemente, en fuentes hidrotermales de los fondos oceánicos.
No obstante, antes de este acontecimiento, ocurrieron una serie de eventos cruciales. En primer lugar, al azar, se formaron las diversas formas químicas esenciales para la vida: los bloques de construcción biológicos, es decir, los azúcares, aminoácidos y nucleótidos. A partir de los nucleótidos, surgió el ARN (molécula predecesora del ADN) con la capacidad de autoreplicarse, es decir, de procesarse a sí mismo con el fin de almacenar, copiar y expresar la información genética en forma de proteínas.
Para que este proceso pudiera prosperar hacia formas de vida, el ARN necesitaba protección frente al entorno exterior. Los liposomas, unas estructuras similares a burbujas formadas espontáneamente por una membrana de lípidos, habrían rodeado el ARN, proporcionándole estabilidad. Posteriormente, apareció el ADN, una forma de ácido nucleico más resistente que el ARN, que lo reemplazó como la principal molécula para almacenar la información genética.
En el momento de la aparición de LUCA, pues, ya se había establecido el flujo de la información genética (ADN → ARN → proteínas). Este primer organismo vivo era, entonces, un microorganismo con una membrana lipídica, sin núcleo, y con un metabolismo como el de todos los organismos actuales.
Evolución de la vida en la Tierra
Después de la formación de las primeras formas celulares, la vida microbiana comenzó a diversificarse enormemente, aprovechando diversos recursos en una amplia gama de entornos del planeta. La superficie y los océanos de la Tierra eran anóxicos hasta que un grupo de microorganismos, las cianobacterias, desarrolló la capacidad de realizar una reacción de fotosíntesis produciendo oxígeno molecular (O2) como resultado. Este oxígeno comenzó a acumularse en la atmósfera terrestre, desencadenando el proceso conocido como la Gran Oxidación. Este evento, a su vez, condujo a la formación de la capa de ozono, lo que permitió que la vida pudiera establecerse en la superficie del planeta.
No se sabe con certeza cómo o cuándo se originó la célula eucariota, pero se cree que es el resultado de una quimera entre bacterias y arqueas. Estas células desarrollaron un núcleo y, con el tiempo, se volvieron cada vez más complejas, lo que eventualmente llevó a la formación de organismos pluricelulares como los hongos, plantas y animales.
Fuentes:
Moody, E.R.R., Álvarez-Carretero, S., Mahendrarajah, T.A. et al. The nature of the last universal common ancestor and its impact on the early Earth system. Nat Ecol Evol (2024). https://doi.org/10.1038/s41559-024-02461-1
Weiss, M., Sousa, F., Mrnjavac, N. et al. The physiology and habitat of the last universal common ancestor. Nat Microbiol 1, 16116 (2016). https://doi.org/10.1038/nmicrobiol.2016.116
Brock, T. D., Madigan, M. T., Guerrero, R., Chica, C., Duro, R., Piqueras, M., & Barrachina, C. Brock biología de los microorganismos (14a ed.). Pearson Educación (2015). ISBN 9788490352809.
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Es un tema siempre apasionante, el origen de la Vida. En su momento escribí sobre ello en mi Blog Crónicas de Fauna. Parece mentira cómo tal cúmulo de casualidades y carambolas nos han conducido adonde hoy estamos. ¡Gracias por el artículo!