Un equipo de científicos de Rutgers dedicado a identificar los orígenes primordiales del metabolismo, un conjunto de reacciones químicas centrales que primero impulsaron la vida en la Tierra, ha identificado parte de una proteína que podría proporcionar pistas a los científicos para detectar planetas a punto de producir vida.
por la Universidad de Rutgers
La investigación, publicada en Science Advances , tiene implicaciones importantes en la búsqueda de vida extraterrestre porque les da a los investigadores una nueva pista para buscar, dijo Vikas Nanda, investigador del Centro de Biotecnología y Medicina Avanzada (CABM) en Rutgers.
Con base en estudios de laboratorio, los científicos de Rutgers dicen que uno de los candidatos químicos más probables que impulsaron la vida fue un péptido simple con dos átomos de níquel al que llaman «Nickelback» no porque tenga algo que ver con la banda de rock canadiense, sino porque su columna vertebral es nitrógeno. Los átomos enlazan dos átomos de níquel críticos. Un péptido es un constituyente de una proteína formada por unos pocos componentes básicos conocidos como aminoácidos .
«Los científicos creen que en algún momento entre hace 3500 y 3800 millones de años hubo un punto de inflexión, algo que inició el cambio de la química prebiótica, moléculas antes de la vida, a sistemas biológicos vivos «, dijo Nanda. «Creemos que el cambio fue provocado por unas pocas proteínas precursoras pequeñas que realizaron pasos clave en una antigua reacción metabólica. Y creemos que hemos encontrado uno de estos ‘péptidos pioneros'».
Los científicos que realizan el estudio son parte de un equipo dirigido por Rutgers llamado Evolución de nanomáquinas en geosferas y ancestros microbianos (ENIGMA), que forma parte del programa de Astrobiología de la NASA. Los investigadores buscan comprender cómo evolucionaron las proteínas para convertirse en el catalizador predominante de la vida en la Tierra.
Al explorar el universo con telescopios y sondas en busca de signos de vida pasada, presente o emergente, los científicos de la NASA buscan «biofirmas» específicas conocidas como precursoras de vida. Los péptidos como el níquel podrían convertirse en la última firma biológica empleada por la NASA para detectar planetas a punto de producir vida, dijo Nanda.
Un químico instigador original, razonaron los investigadores, tendría que ser lo suficientemente simple como para poder ensamblarse espontáneamente en una sopa prebiótica. Pero tendría que ser lo suficientemente químicamente activo para poseer el potencial de tomar energía del medio ambiente para impulsar un proceso bioquímico.
Para hacerlo, los investigadores adoptaron un enfoque «reduccionista»: comenzaron examinando las proteínas contemporáneas existentes que se sabe que están asociadas con los procesos metabólicos. Sabiendo que las proteínas eran demasiado complejas para haber surgido desde el principio, las redujeron a su estructura básica.
Después de secuencias de experimentos, los investigadores concluyeron que el mejor candidato era Nickelback. El péptido está hecho de 13 aminoácidos y se une a dos iones de níquel.
El níquel, razonaron, era un metal abundante en los primeros océanos. Cuando se unen al péptido, los átomos de níquel se convierten en potentes catalizadores, atrayendo protones y electrones adicionales y produciendo gas hidrógeno. El hidrógeno, razonaron los investigadores, también era más abundante en la Tierra primitiva y habría sido una fuente crítica de energía para impulsar el metabolismo.
«Esto es importante porque, si bien hay muchas teorías sobre los orígenes de la vida, hay muy pocas pruebas de laboratorio reales de estas ideas», dijo Nanda. «Este trabajo muestra que no solo son posibles las enzimas metabólicas de proteínas simples , sino que también son muy estables y muy activas, lo que las convierte en un punto de partida plausible para la vida».
Más información: Jennifer Timm et al, Design of a Minimal di-Nickel Hydrogenase Peptide, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.abq1990 . www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq1990
