Las bacterias perfeccionaron los complejos de proteínas hace más de 3.500 millones de años

A pesar de una hipótesis popular de que los organismos primordiales tenían proteínas enzimáticas sencillas, la evidencia sugiere que las bacterias alrededor de 500 millones de años después de que comenzó la vida ya tenían la maquinaria celular sofisticada que existe hoy en día.

No están disponibles fósiles de bacterias de 3.500 millones de años de edad, pero los científicos pueden reconstruir cómo han podiso ser sus enzimas sobre la base de los árboles filogenéticos de proteínas de bacterias vivas. Comparando las secuencias de aminoácidos de más de 50 bacterias ayudó a generar computacionalmente las secuencias de subunidades de proteína de un complejo enzimático que era muy probablemente similar al encontrado en el último ancestro común de las bacterias. Luego, los investigadores produjeron este complejo enzimático antiguo para estudiar su estructura y función.

"Hay una teoría generalmente aceptada que indica que las enzimas muy antiguas no eran tan sofisticados como lo son ahora", dice el autor principal, Reinhard Sterner, del Instituto de Biofísica y Bioquímica de la Física de la Universidad de Regensburg, en Alemania.

"Sin embargo, empleamos el método de reconstrucción secuencia ancestral para volver lo más lejos posible en el tiempo evolutivo para demostrar que el complejo triptófano sintetasa desde el último ancestro común bacteriano era sofisticado, caracterizándose por alta actividad enzimática y comunicación entre las subunidades vistas en complejos enzimáticos modernos".

"Nuestros datos y resultados similares que han sido encontrados por otras personas sugieren que las enzimas eran ya sofisticados hace 3.500 millones de años, pero fue una sorpresa porque la evolución biológica comenzó hace sólo unos 4.000 millones de años", apunta el coautor Rainer Merkl, también de Ratisbona. "Llegamos a la conclusión de que en esta fase muy temprana de la evolución biológica --hace entre 4.000 millones y 3.500 millones de años-- es probable que las enzimas primitivas tuvieran baja eficiencia, pero esos 500 millones de años fueron tiempo suficiente para que estas enzimas se volvieran totalmente sofisticadas".

Es un misterio qué ocurrió en esa brecha de 500 millones de años para que hubiera presiones evolutivas en las bacterias de manera que hicieran complejos enzimáticos es un misterio. La creación de estas estructuras es muy difícil, ya que un complejo implica múltiples subunidades que catalizan reacciones diferentes en aislamiento, así como en respuesta una de la otra.

Sin embargo, una vez formados, estos complejos no han sido seriamente alterados en miles de millones de años de evolución posterior, lo que demuestra su eficacia.