Un equipo de investigadores logró reconstruir versiones de una enzima que existió hace aproximadamente 3.200 millones de años, lo que permitiría conocer cómo surgieron las primeras formas de vida en el planeta. El estudio, 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.
El proyecto no solo aporta a la comprensión de la evolución de la vida, sino también a la exploración espacial. Los científicos consideran que entender la evolución de estas moléculas permite reconstruir la historia terrestre y fortalece la búsqueda de organismos en otros mundos. Además, ayuda a desarrollar estrategias para producir alimentos en condiciones extremas, como las que enfrentarían futuras misiones espaciales.
El trabajo ofrece una alternativa a los métodos basados solo en fósiles y rocas antiguas para comprender el pasado del planeta. Al reconstruir estas enzimas ancestrales, los científicos pueden estudiar cómo funcionaban en un entorno primitivo y cómo evolucionaron hasta las formas actuales, abriendo una ventana directa a los procesos bioquímicos que dieron origen a la vida en la Tierra.
El bioquímico Lance Seefeldt, de la Utah State University, explicó que “todos los organismos vivos necesitan nitrógeno para sobrevivir y, aunque está a nuestro alrededor, no podemos acceder a él directamente”. “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”, agregó. Para reconstruir estas moléculas ancestrales, el equipo utilizó herramientas de biología sintética. A partir de las nitrogenasas actuales, recrearon posibles versiones antiguas y analizaron 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”. 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.
La investigación también abre puertas hacia el futuro. Comprender cómo evolucionaron las nitrogenasas permitiría desarrollar soluciones agrícolas frente al cambio climático, especialmente en regiones donde las sequías y la escasez de fertilizantes comerciales aumentan el riesgo de hambrunas. Además, el estudio respalda los esfuerzos por cultivar alimentos en el espacio y en Marte.
Betül Kaçar, directora del proyecto MUSE y autora principal del estudio, subrayó que conocer el pasado es clave para responder una de las preguntas fundamentales 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", afirmó.
El equipo partió de una premisa innovadora: las enzimas antiguas producían las mismas firmas isotópicas que las actuales. "Hasta ahora, la ciencia ha dependido de rocas antiguas y fósiles para estudiar la vida primitiva", señaló 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 esa idea", agregó.
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