LUCA: en la raíz del árbol de la vida

Desde la ciencia, múltiples disciplinas como la biología, la química y la astrofísica han buscado explicar cómo los elementos primordiales dieron lugar a las primeras formas de vida. Hipótesis como la sopa primordial, la panspermia o la teoría de los hidrotermales intentan descifrar los procesos químicos y físicos que hicieron posible la aparición de organismos unicelulares.

Más allá de la ciencia, el origen de la vida tiene implicaciones filosóficas y espirituales. Las tradiciones religiosas han desarrollado sus propias narrativas sobre la creación, buscando sentido y propósito en la existencia humana. Explorar este enigma nos lleva a cuestionarnos si la vida es un fenómeno único de la Tierra o si podría existir en otros rincones del universo. Con cada avance, nos acercamos a descubrir no solo nuestro pasado, sino también el futuro de la vida en el cosmos.

Si retrocedemos lo suficiente en el tiempo, llegaremos al punto en el que podríamos encontrar un ancestro común de toda la vida celular: desde las bacterias hasta los dinosaurios, los helechos y los humanos. A este hipotético organismo unicelular se le denomina LUCA (Último Ancestro Común Universal). Está en la raíz del árbol de la vida, antes de que los organismos de la Tierra se diversificaran en los 3 grupos principales: bacterias, arqueas y eucariotas (este último grupo incluye plantas, animales y hongos). Todos los descendientes de LUCA comparten los mismos aminoácidos, que construyen las proteínas en los organismos celulares; el mismo compuesto químico energético ATP; la misma maquinaria celular básica; y el ADN utilizado para almacenar información.

Comprender el ecosistema más antiguo de la Tierra y cómo era el entorno cuando vivió LUCA ha sido un objetivo importante del esfuerzo científico. Los investigadores tuvieron que determinar cuánto tiempo hace que vivió LUCA. Utilizando información genética y la separación temporal conocida entre especies a partir del registro fósil, los científicos han determinado que LUCA vivió hace 4.200 millones de años, muy poco menos que la edad de la Tierra. Esto sugiere que podría estar floreciendo la vida en biosferas como la Tierra en sus primeros compases de existencia.

Comprender cómo las moléculas reaccionaron químicamente para formar los componentes básicos de la vida en la Tierra es una pretensión muy normal. Desde hace mucho se debate sobre ello. Una incógnita es dilucidar si los primeros compuestos se formaron en la Tierra o llegaron en asteroides que impactaron cuando aún se estaba formando nuestro planeta.

Ahora se aportan evidencias en la prestigiosa revista Nature Chemistry, que cuestionan que la evolución química antes de la primera vida tuviera que ser muy caótica. Todo parece indicar que la evolución fue ordenada. La Tierra primigenia se vio sometida a ciclos húmedos y secos, que incidieron en las mezclas químicas que fueron genitoras de las bases moleculares de la vida en nuestro planeta. En lugar de reacciones aleatorias, las moléculas se organizaron y evolucionaron siguiendo patrones predecibles. Las primeras moléculas biológicas se unieron formando el primer organismo unicelular, conocido como LUCA, ancestro común a bacterias, arqueas y eucariotas.

El experimento que sustenta la propuesta preparó mezclas de moléculas orgánicas que incluían distintos grupos funcionales como ácidos carboxílicos, aminas, tioles e hidroxilos. Las mezclas se sometieron a repetidos ciclos de humedad y sequedad, imitando las condiciones de la Tierra primigenia y descubrieron que las mezclas evolucionaron sin alcanzar el equilibrio químico, pero no se volvieron incontrolablemente complejas y sus dinámicas de población respondieron de forma sincronizada en distintos tipos de moléculas. Ello conlleva que los sistemas químicos fueron capaces de autoorganizarse y evolucionar de forma estructurada, lo que supone una evidencia experimental del paso de la química prebiótica al surgimiento de las moléculas biológicas.

Además de lo que supone esta aportación en la dilucidación del origen de la vida, la utilidad de la idea en la biología sintética y la nanotecnología es de primer nivel. Se trata de una evolución química controlada que permite diseñar sistemas moleculares con propiedades concretas y generar nuevos materiales, desarrollar fármacos e incidir en la biotecnología. La ciencia avanza y nos hace progresar.