Científicos resucitan moléculas de 3.200 millones de años para descubrir cómo comenzó la vida en la Tierra

Unos investigadores lograron reconstruir versiones de una enzima que existió hace aproximadamente 3.200 millones de años y que ayudarían a conocer cómo surgieron las primeras formas de vida en la Tierra. El estudio ofrece una alternativa a los métodos basados solo en fósiles y rocas antiguas para comprender el pasado del planeta.

Los científicos consideran que entender la evolución de estas moléculas no solo permite reconstruir la historia terrestre, sino que también fortalece la búsqueda de organismos en otros mundos y ayuda a desarrollar estrategias para producir alimentos en condiciones extremas, como las que enfrentarían futuras misiones espaciales.

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Reconstruyen antiguas enzimas de nitrógeno

El trabajo publicado en Nature se centró en la nitrogenasa, una familia de enzimas indispensable para la vida. Aunque el nitrógeno constituye gran parte de la atmósfera terrestre, los seres vivos no pueden utilizarlo de forma directa. Estas enzimas transforman ese elemento en compuestos que plantas, animales, seres humanos y otros organismos sí pueden aprovechar.

"Todos los organismos vivos necesitan nitrógeno para sobrevivir y, aunque está a nuestro alrededor, no podemos acceder a él directamente", explicó el bioquímico Lance Seefeldt, de la Utah State University. "Las enzimas llamadas nitrogenasas permiten la fijación del nitrógeno, un proceso que lo convierte en una forma que plantas, animales, seres humanos y otras formas de vida pueden utilizar. Y apenas comenzamos a comprender hasta qué punto estas nitrogenasas han evolucionado a lo largo de los cuatro mil millones de años de historia de la Tierra".

Para reconstruir estas antiguas moléculas, se utilizaron herramientas de biología sintética. A partir de las nitrogenasas actuales, el equipo reconstruyó posibles versiones ancestrales y analizó su funcionamiento en condiciones controladas de laboratorio.

"Nuestro papel en el estudio consistió en caracterizar una colección de genes ancestrales de nitrogenasa reconstruidos de forma sintética", señaló Derek Harris, uno de los investigadores del proyecto. "En condiciones controladas de laboratorio medimos el fraccionamiento de los isótopos de nitrógeno en la biomasa celular de las cepas modificadas".

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Nuevas pistas sobre la Tierra primitiva

Los resultados ofrecen una perspectiva inédita sobre las condiciones que existieron hace miles de millones de años. Hasta ahora, los investigadores dependían casi exclusivamente de las señales conservadas en rocas y fósiles para estudiar los primeros capítulos de la historia de la vida. La recreación de estas enzimas proporciona una herramienta adicional para interpretar ese pasado remoto.

"Hasta ahora, la ciencia ha dependido de rocas antiguas y fósiles para estudiar la vida primitiva", afirmó Lance Seefeldt, bioquímico de la Universidad Estatal de Utah. "Nuestro planeta era muy diferente hace miles de millones de años. El estudio de enzimas fosilizadas parte de la idea de que las enzimas antiguas producían las mismas firmas isotópicas que las actuales".

El equipo considera que este conocimiento también puede contribuir a enfrentar desafíos actuales. Comprender cómo evolucionaron las nitrogenasas ayudará a desarrollar soluciones para la agricultura en un contexto de cambio climático, sobre todo en regiones con riesgo de hambrunas debido a las sequías y a la escasa disponibilidad de fertilizantes comerciales. Además, la investigación respalda los esfuerzos para cultivar alimentos en el espacio y en Marte.

Para Betül Kaçar, directora del proyecto MUSE y autora principal del estudio, conocer el pasado constituye un paso esencial para responder una de las mayores preguntas de la ciencia. "La búsqueda de vida comienza aquí, en nuestro hogar, y nuestro hogar tiene 4.000 millones de años. Necesitamos comprender nuestro propio pasado. Necesitamos entender lo que existió antes que nosotros si queremos comprender el futuro y la existencia en otros lugares".