Una representación digital que ilustra cómo LUCA ya estaba bajo ataque de virus hace 4.200 millones de años. Crédito: Diseño Gráfico Científico

A Universidad de BristolUn estudio dirigido por científicos ha descubierto que la vida en la Tierra, originada a partir de un ancestro común llamado LUCA, floreció poco después de que se formara el planeta.

Mediante análisis genéticos y modelos evolutivos, los investigadores identificaron la existencia de LUCA hace unos 4.200 millones de años, revelándolo como un organismo complejo con un sistema inmunológico temprano esencial para los primeros ecosistemas de la Tierra.

El Proyecto Genético 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 secuoyas gigantes (como nosotros los humanos). LUCA representa la raíz del árbol de la vida antes de dividirse en los grupos, hoy reconocidos, Bacteria, Archaea y Eukarya. La vida moderna evolucionó a partir de LUCA a partir de varias fuentes diferentes: la misma aminoácidos utilizado para construir proteínas en todos los organismos celulares, la moneda de energía compartida (ATP), la presencia de maquinaria celular 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 vida celular utiliza su propio ADN como forma de almacenar información.

Métodos de investigación y la era de LUCA

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

El tiempo de separación de algunas especies se conoce a partir del registro fósil, 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 de años después de la formación de la Tierra y nuestro sistema solar.

La coautora Sandra Álvarez-Carretero, de la Facultad de Ciencias de la Tierra de Bristol, dijo: “No esperábamos que LUCA fuera tan antiguo, sólo cientos de millones de años desde la formación de la Tierra. Sin embargo, nuestros resultados encajan con las opiniones modernas sobre la habitabilidad de la Tierra primitiva”.

Conocimientos fisiológicos y modelos evolutivos de LUCA

A continuación, el equipo resolvió la biología de LUCA modelando las características fisiológicas de las especies vivas hasta la genealogía de la vida hasta LUCA. El autor principal, el Dr. Edmund Moody, explicó: “La historia evolutiva de los genes se complica por su intercambio entre linajes. Tenemos que utilizar modelos evolutivos complejos para conciliar 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: «Una de las verdaderas ventajas aquí es aplicar el enfoque de reconciliación de genes, árboles, especies y árboles a un conjunto de datos tan diverso que representa los dominios primarios de la vida Archaea y Bacterium. Esto nos permite decir con cierta confianza y evaluar ese nivel de confianza sobre cómo vivió LUCA”.

Complejidad e Impacto Ambiental de LUCA

El coautor, el profesor Davide Pisani, dijo: «Nuestro estudio demostró que LUCA era un organismo complejo, no muy diferente de los procariotas modernos, pero lo que es realmente interesante es que está claro que poseía un sistema inmunológico temprano, lo que demuestra que incluso hace 4,2 mil millones de años , nuestro antepasado estaba participando en una carrera armamentista con virus”.

El coautor Tim Lenton (Universidad de Exeter, Facultad de Geografía) dijo: “Está claro que LUCA estaba explorando y cambiando su entorno, pero es poco probable que viviera solo. Sus desechos habrían sido alimento para otros microbios, como los metanógenos, lo que habría ayudado a crear un ecosistema de reciclaje”.

Implicaciones más amplias del estudio sobre la vida temprana

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

El coautor, el profesor Philip Donoghue, dijo: “Nuestro trabajo reúne datos y métodos de múltiples disciplinas, revelando conocimientos sobre la Tierra primitiva y la vida que ninguna disciplina por sí sola podría lograr. También demuestra la rapidez con la que se estableció un ecosistema en la Tierra primitiva. Esto sugiere que la vida puede estar floreciendo 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 C.J. 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 el Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Graduados de Okinawa.

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