Artículos sobre ciencia y tecnología de Mauricio-José Schwarz publicados originalmente en El Correo y otros diarios del Grupo Vocento

febrero 05, 2011

LUCA, nuestro más lejano abuelo

Prokaryote cell diagram es
La célula procariota, la forma más primitiva que
existe, podría darnos una idea de cómo fue el LUCA
(Imagen D.P. Mariana Ruiz traducida por
JMPerez, vía Wikimedia Commons)
Uno de los más grandes desafíos de la ciencia es ir hacia atrás en la historia de la vida para averiguar cómo comenzó todo.

Todos los seres vivos, usted y una rosa, un insecto y un elefante, un sencillo virus y un astuto cuervo, todos, tenemos un solo ancestro común, una célula que se calcula que vivió hace 3 o 4 mil millones de años y de la que surgio toda la vida, algo que ya se imaginaba Darwin en su teoría de la evolución mediante la selección natural.

Este ser hipotético es el Último Ancestro Común Universal o, en inglés, ‘Last Universal Common Ancestor’, LUCA por sus iniciales.

¿Cómo sabemos que los seres vivos no procedemos de distintos ancestros surgidos independientemente? O, cuando menos, ¿cómo sabemos que lo más probable es este ancestro común, esta semilla que fructificó en toda la vida del planeta, todas las especies que ya desaparecieron, las que existen y las que, sin duda alguna, vendrán en el futuro?

Para comprenderlo, tenemos que remontarnos a una época en la que no había vida en nuestro planeta.

El universo mismo nació hace unos 13.700 millones de años, según calcula hoy la cosmología. Nuestro sistema solar no fue parte del universo, al menos en su forma actualmente reconocible, durante la mayor parte de este tiempo. Fue hace aproximadamente 4.600 millones de años cuando una nube de polvo y gas que giraba sobre sí misma en el espacio empezó a contraerse. Como un patinador que acerca los brazos al cuerpo para girar más rápido, la contracción hizo que la nube girara más rápido, su gravedad también aumentó y asumió la forma de un disco.

Unos 60 millones de años después se formó nuestro planeta y empezó a sufrir una sucesion de cambios. Hace alrededor de unos 4.000 millones de años, según se cree con base en lo que sabemos, la materia, alguna de las sustancias que componían nuestro planeta, de pronto adquirió una capacidad e independencia sin precedentes, experimentó un cambio cualitativo extraordinario y, no habiendo estado vivo… empezó a estarlo. Según especula la ciencia, este primer ser vivo fue una molécula capaz de producir copias de sí misma, una hazaña singular.

Lo que aún no sabemos es cómo pudo haber sido esa molécula autorreplicante. Quizás las condiciones de nuestro planeta, relámpagos, volcanes, una atmósfera con ciertas caracteristicas, provocaron la creación de diversas moléculas complejas hasta que, por simple azar, alguna de ellas resultó capaz de autocopiarse.

Alguna de ellas o varias de ellas.

Nada indica que la vida haya surgido una sola vez en nuestro planeta. De hecho, es muy probable que haya surgido varias veces, en distintos lugares, bajo distintas condiciones, en distintos momentos y a partir de distintas sustancias. Las condiciones que provocaron el surgimiento de la vida una vez, pudieron provocarla en diversas ocasiones mientras duraron.

La primera evidencia de que existía este hipotético ser que es nuestro origen común se encontró hace apenas 50 años, en la década de 1960, cuando se descifró el código genético del ADN y se determinó que era exactamente el mismo en todas las formas de vida de nuestro planeta. Esto, que hoy nos parece evidente, resultó sorpresivo en su momento: bastaba el ADN para explicar toda la asombrosa variabilidad de todas las formas de vida. Todas tenían genes escritos con el mismo lenguaje.

De hecho, esta “intercambiabilidad” de genes es lo que permite que los genes de una especie se puedan insertar en otra, ya sea de modo natural, en la transferencia horizontal de genes, o artificial, mediante ingeniería genética. Y la transferencia horizontal es uno de los problemas que tiene la biología en la búsqueda de “Luca”.

El “código genetico” con el que la vida transmite información está sorprendentemente está formado por genes o palabras de diversas longitudes, pero todas compuestas por sólo cuatro letras. La hebra de ADN es como una escalera de mano, donde cada uno de los rieles tiene “medios peldaños” de sólo cuatro sustancias: adenina, citosina, guanina y timina (ACGT). El otro riel tiene los medios peldaños correspondientes. Si un medio peldaño es de adenina, el otro será de timina, y si es de guanina, su mitad correspondiente será de citosina.

Con este sencillo alfabeto de cuatro letras se pueden “escribir” todas las proteínas de todos los seres vivos a partir de 20 aminoácidos, utilizando como intermediario al ARN, una molécula similar al una de las mitades del ADN. Cada aminoácido (salvo alguna excepción) se codifica con tres de las letras del ADN y el ARN, y su secuencia determina la proteína que se produce.

Al analizar los pequeños cambios que los genes van experimentando a lo largo de la evolución, la biología ha podido crear un árbol de la vida muy preciso, que nos sirve para calcular, por ejemplo, no sólo cuánta similitud o diferencia hay entre dos especies, como el ser humano y el chimpancé, sino también hace cuánto tiempo nos separamos de un ancestro común y empezamos a evolucionar independientemente (hace 5-6 millones de años en este caso).

Igualmente, al desandar nuestro camino evolutivo podemos encontrar ancestros comunes de otros seres. El de todos los mamiferos, por ejemplo, vivió hace unos 225 millones de años. El de todos los vertebrados nado por los océanos hace unos 530 millones de años. Y el de todos los animales hace unos 610 millones de años.

Con estos datos, hoy se postula que ese último ancestro común universal, ese “Luca” que nos recuerda la canción de Suzanne Vega era un ser unicelular más primitivo que los seres unicelulares con núcleo (procariotes) que conocemos hoy, que utilizaba el ARN para replicarse y para crear sus proteínas (el ADN fue probablemente un desarrollo posterior), vivió en un microclima menos cálido que el predominante en el planeta hace 3-4 mil millones de años y tenía algo muy similar a los genes comunes a todos los seres vivos de la actualidad.

Sin embargo, los biólogos no lo tienen claro. La transferencia horizontal de genes que haya ocurrido a lo largo de la historia de la vida, la cantidad de genes en los que pueda darse y otras variables, podrían alterar completamente nuestra visión de cómo era “Luca”.

Pero la búsqueda sigue adelante. Saber cómo era “Luca” sería un gran paso hacia la comprensión de cómo surgió la vida en nuestro planeta, lo cual a su vez nos permitiría calcular con mayor precisión las probabilidades de que haya vida en otros lugares del universo.

La probabilidad de los ancestros

El que todos los seres vivos tengamos un mismo ancestro no es una certeza, pero es lo más probable. En 2010 se calculó que el que la vida procediera de un ancestro comun era al menos 102860 veces más probable que lo hiciera de dos o más formas de vida que hubieran surgido independientemente. Un 1 seguido de 2861 ceros es un argumento de peso, sin duda alguna.