Hace unos 4.000 millones de años, en las chimeneas hidrotermales del fondo oceánico, algo comenzaba a tomar forma. Durante décadas, la ciencia asumió que ese algo ocurrió una sola vez: un único origen de la vida libre del que descendemos todos.
Ahora, un equipo internacional liderado desde la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf publica en Science Advances un hallazgo que cuestiona esa certeza. Las evidencias apuntan a que bacterias y arqueas —los dos grandes linajes primordiales— podrían haber dado el salto a la vida libre de forma completamente independiente, en dos transiciones separadas.
Un código genético, dos nacimientos
La conclusión del equipo es clara: LUCA, el último ancestro universal común, poseía enzimas para solo la mitad de las reacciones metabólicas. La otra mitad era catalizada por metales presentes en el entorno de las chimeneas hidrotermales. No era una célula completamente autónoma —dependía del mundo inorgánico que la rodeaba.
Al comparar bacterias y arqueas, la divergencia se vuelve reveladora. Ambos linajes comparten las mismas 420 reacciones metabólicas centrales, conservadas con un grado comparable al del propio código genético. Sin embargo, las enzimas que ejecutan esas reacciones son estructuralmente distintas en cada grupo: cada uno desarrolló soluciones enzimáticas propias para los mismos problemas metabólicos esenciales.
Esa divergencia tiene una implicación de peso. Si cada linaje construyó sus propias enzimas para realizar el mismo trabajo, probablemente cada uno alcanzó la vida libre por su cuenta. William Martin, autor principal del estudio, lo formula sin rodeos: «Un origen del código genético, pero dos orígenes de la vida.»
Del metal a la enzima: cómo evolucionó la química de la vida
El equipo reconstruyó cuatro etapas en la evolución de la catálisis biológica. Primero, reacciones impulsadas exclusivamente por metales. Después, la etapa de LUCA, donde metales y enzimas trabajaban de forma conjunta. A partir de ahí, cada linaje fue sustituyendo progresivamente los catalizadores inorgánicos del entorno por enzimas propias, hasta alcanzar una autonomía que LUCA nunca tuvo.
Harun Tüysüz, del Max-Planck-Institut für Kohlenforschung y del IMDEA Materials Institute de Madrid, señala que los metales presentes en las chimeneas hidrotermales pueden reemplazar a un número llamativamente alto de enzimas. No son sustitutos imperfectos: funcionan.
Joseph Moran, de la Universidad de Ottawa, lo resume con claridad: cuanto más de cerca se examina, más claramente se aprecia que la bioquímica temprana fue un híbrido de catálisis enzimática y metálica. La vida no nació completamente formada. Se fue construyendo paso a paso, tomando del entorno lo que aún no sabía fabricar por sí misma.
El problema de la energía antes del ATP
Las células modernas dependen del ATP para obtener energía. El ATP, sin embargo, es una molécula compleja que requiere enzimas para producirse y que en los entornos hidrotermales primitivos no existía libremente. ¿Cómo obtuvieron entonces energía las primeras reacciones metabólicas?
El equipo encontró una respuesta plausible. El fosfito —una forma de fósforo presente de manera natural en las chimeneas— puede reaccionar con compuestos orgánicos en presencia de paladio y producir fosforilación metabólica. El fosfito y el paladio podrían haber actuado como sustitutos del ATP y las enzimas.
Manon Schlikker, del equipo de Düsseldorf, describe el hallazgo como una nueva fuente de energía en el origen metabólico. «Hace que la evolución temprana sea mucho más fácil de comprender», afirma. El mecanismo no requiere sistemas biológicos previos. Solo minerales y compuestos orgánicos simples, en el agua de una chimenea.
Cartografiar 420 reacciones: el mapa completo del metabolismo primigenio
Este estudio es el primero en abordar la red completa del metabolismo central: 420 reacciones altamente interconectadas que producen aminoácidos, bases de ARN y vitaminas. Muchos compuestos participan en varias partes del sistema a la vez, lo que convierte su análisis en un problema matemático de considerable complejidad.
Mike Steel, de la Universidad de Canterbury, y Daniel Huson, de la Universidad de Tubinga, desarrollaron un algoritmo capaz de ordenar esas reacciones de la más simple a la más compleja. Steel explica que el primer paso fue demostrar que ese orden único existe. Una vez probado, el algoritmo se volvió tratable. La secuencia resultante podría reflejar, al menos en parte, el orden en que esas reacciones aparecieron durante las primeras etapas de la evolución biológica —un mapa, en cierto modo, del periodo más antiguo de la vida.
Por qué este hallazgo redefine una pregunta fundamental
Durante décadas, la pregunta «¿cómo comenzó la vida?» se formulaba en singular. Un origen, un momento, un linaje primordial que dio lugar a todo lo demás. Este estudio obliga a replantear esa formulación: distinguir entre el origen del código genético y el origen de las células libres abre una vía de análisis completamente nueva sobre los primeros pasos de la evolución.
Las implicaciones alcanzan también a la astrobiología. La búsqueda de vida en otros planetas ha asumido históricamente que la vida es un evento improbable y único. Si en la Tierra ocurrió dos veces de forma independiente, esa suposición merece revisarse.
El estudio, publicado en Science Advances, reúne a investigadores de más de diez instituciones en Europa, Norteamérica y Nueva Zelanda, incluido el IMDEA Materials Institute de Madrid. Su alcance colectivo refleja la magnitud de la pregunta que intenta responder.
Quizás lo más significativo no es que la vida haya surgido dos veces. Es que durante tanto tiempo asumimos que solo podía haber ocurrido una.