Las bacterias y las arqueas son dos de los tres dominios de la vida. Ambas deben haber evolucionado a partir del supuesto último ancestro común universal LUCA. Una hipótesis es que esto sucedió porque la membrana celular en LUCA era una mezcla inestable de lípidos. Ahora,Los científicos de la Universidad de Groningen y la Universidad de Wageningen han creado una forma de vida con una membrana mixta y descubrieron que es estable, refutando esta hipótesis. Los resultados serán publicados en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias en la semana del 19 de marzo.
Hay muchas ideas sobre cómo la vida celular podría haber evolucionado hace miles de millones de años. Las protocélulas pueden haberse formado en minerales de arcilla, o como simples vesículas lipídicas. En el último escenario, habría ocurrido algo llamado 'división de lípidos', creando laDominios separados de bacterias y arqueas, explica el profesor de microbiología molecular de la Universidad de Groningen, Arnold Driessen. "Las membranas lipídicas de ambos dominios son diferentes, compuestas de fosfolípidos que son la imagen especular del otro".
membranas mixtas
En términos técnicos: los lípidos en la membrana de las bacterias están formados por ácidos grasos de cadena lineal que están unidos por éster a una columna vertebral de glicerol-3-fosfato. Pero los lípidos en la membrana arqueológica tienen una columna vertebral de glicerol-1-fosfato, al cual los isoprenoides están unidos por enlaces éter.
La idea detrás de la división de lípidos es que un ancestro común de bacterias y arqueas tenía una membrana celular en la que se mezclaban ambos tipos de lípidos. 'Esta membrana mixta sería menos estable que una membrana homogénea de un solo tipo de fosfolípido,así que eventualmente se produjo una división, que resultó en los dos dominios de Bacteria y Archaea ', dice Driessen.
Todo esto habría sucedido hace más de 3.500 millones de años, por lo que no podemos esperar que haya pruebas contundentes. Driessen y sus compañeros de trabajo, por lo tanto, decidieron "aplicar ingeniería inversa" a un microorganismo con una membrana mixta ".Esto se ha intentado antes, pero estos experimentos dieron como resultado bacterias con solo cantidades muy pequeñas <1% de lípidos arqueales ''.
avances
Sin embargo, en el nuevo estudio, esto aumentó al 30 por ciento. Dos avances clave lo hicieron posible: 'En una investigación previa descubrimos una enzima que es crucial para la producción de lípidos de la membrana arqueológica. Esto requiere tres pasos, y antes de eso solose conocían dos de las enzimas involucradas. "El otro avance provino de científicos de la Universidad de Wageningen, explica Driessen." Se las arreglaron para aumentar la producción de isoprenoides en la bacteria E. coli . 'Los isoprenoides son una clase ubicua de compuestos orgánicos que incluye muchos sabores, colores o fragancias naturales.
Ambos descubrimientos fueron transferidos a una normalidad E. coli bacteria, que fue una gran hazaña de la ingeniería genética. "Y no sabíamos si el resultado final sería una célula viable", dice Driessen. Pero al final, funcionó bien. Con algunos ajustes, elLos científicos crearon una célula en la que todos los fosfatidilglicerol, los lípidos que forman la bicapa básica de la membrana bacteriana, fueron reemplazados por su equivalente arqueal archaetidilglicerol. Esto representa el 30 por ciento de los lípidos en la membrana. "Esta bacteria creció a velocidad normaly era estable ", dice Driessen." Por lo tanto, este resultado no respalda la hipótesis de que una membrana mixta es inherentemente inestable y podría haber creado la división de los lípidos ".
robustez
Driessen señala que las enzimas arqueas para la producción de lípidos de membrana son menos específicas en las reacciones que catalizan que sus equivalentes bacterianos. "Parecen ser más" primordiales ". Por lo tanto, la evolución de la especificidad enzimática podría haber sido un factor impulsor de la división.'Por supuesto, hay una advertencia importante: los experimentos se realizaron en moderno E. coli bacterias, que han evolucionado 3.500 millones de años más allá de la división original con las arqueas.
"La robustez de estas células mixtas nos sorprendió. Esperábamos más problemas para mantenerlas vivas. Después de todo, lo que hemos diseñado equivale a una nueva forma de vida". Las células diseñadas fueron más alargadas que las originales E. coli . Y cuando la producción de lípidos arqueales fue muy alta, el crecimiento se desaceleró y la membrana desarrolló apéndices lobulares.
Hipertermófilos
Además de las implicaciones evolutivas, este descubrimiento podría generar una nueva investigación: 'Por ejemplo, podríamos diseñar un sistema de expresión bacteriana para las proteínas de la membrana arqueal, como las producidas por los hipertermófilos que crecen a temperaturas y presiones extremadamente altas'.
El trabajo de las dos universidades holandesas es parte del Centro Origins, un programa nacional dedicado a la investigación sobre el origen de la vida en nuestro planeta.
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Materiales proporcionado por Universidad de Groningen . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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