Primer antepasado común universal
El primer antepasado común universal, conocido como FUCA (first universal common ancestor) por sus siglas en inglés, es una entidad acelular que se propone fue el primer organismo con un código genético, capaz de traducir biológicamente moléculas de ARN en péptidos para producir proteínas. Sus descendientes incluyen al último antepasado común universal (LUCA) y los virus. FUCA también sería el ancestro de antiguos linajes hermanos de LUCA, ninguno de los cuales tiene descendientes modernos, pero que se cree que han transferido horizontalmente algunos de sus genes al genoma de los primeros descendientes de LUCA.[1][2]
Se cree que el primer antepasado común universal estaba compuesto de protobiontes, sistemas biológicos antiguos propuestos que habrían utilizado ARN para su genoma y autorreplicación. En comparación, LUCA habría tenido un metabolismo complejo y un genoma de ADN con cientos de genes y familias de genes.[3]
Orígenes
editarMucho antes de la aparición de entidades biológicas compartimentadas como FUCA, la vida ya había comenzado a organizarse y a surgir en una era precelular conocida como el mundo de ARN. La presencia universal tanto del mecanismo de traducción biológica como del código genético en todos los sistemas biológicos indica la monofilia, un origen único para todos los sistemas biológicos, incluido los virus y las células.[4]
FUCA habría sido el primer organismo capaz de realizar traducción biológica, utilizando moléculas de ARN para convertir información en péptidos y producir proteínas. Este primer sistema de traducción se habría ensamblado con un código genético primigenio, posiblemente propenso a errores. Es decir, FUCA sería el primer sistema biológico en tener código genético para proteínas.[1][4]
El desarrollo de FUCA probablemente tomó tiempo. FUCA se generó sin código genético, a partir de un protorribosoma y una ARNp dependiente de ARN de los virus de ARN, en sí mismo un sistema evolucionado a partir de la maduración de una maquinaria de ribonucleoproteínas. FUCA apareció cuando un centro de protopeptidil transferasa comenzó a surgir por primera vez, cuando los replicadores del mundo del ARN comenzaron a ser capaces de catalizar la unión de aminoácidos en oligopéptidos.[1][4]
Los primeros genes de FUCA probablemente codificaban ARNt primitivos ribosómicos, aminoacil transferasas y otras proteínas que ayudaban a estabilizar y mantener la traducción biológica. Estos péptidos aleatorios producidos posiblemente se unieron a los polímeros de ácido nucleico de cadena simple y permitieron una mayor estabilización del sistema que se hizo más robusto y se unió aún más a otras moléculas estabilizadoras. Cuando FUCA maduró, su código genético quedó completamente establecido.[5]
FUCA estaba compuesto de una población de sistemas abiertos, ribonucleoproteínas autorreplicantes, con la llegada de estos sistemas, comenzó la era protobionte. Estos sistemas evolucionaron hacia la madurez cuando los procesos de autoorganización dieron como resultado la creación de un código genético. Este código genético fue capaz por primera vez de organizar una interacción ordenada entre ácidos nucleicos y proteínas a través de la formación de un lenguaje biológico. Esto provocó que los sistemas abiertos precelulares comenzaran a acumular información y autoorganizarse, produciendo los primeros genomas mediante el ensamblaje de vías bioquímicas, que probablemente aparecieron en diferentes poblaciones protobiontes que evolucionaron independientemente.[1][4]
Protobiontes
editarLos protobiontes (también llamados progenotes o ribocitos), son sistemas biológicos semiabiertos o abiertos capaces de realizar un intenso intercambio de información genética, antes de la existencia de las células y LUCA. Los términos progenote o ribocitos se refieren a los protobiontes como protorribosomas, ribosomas primigenios que eran organismos hipotéticos con ARN autorreplicante pero sin ADN y por lo tanto con un genoma de ARN en lugar del genoma de ADN habitual. En el período umbral darwiniano de la evolución celular de Carl Woese, también se cree que los protobiontes tenían ARN como molécula informativa en lugar de ADN.[6][7][8]
La evolución del ribosoma desde los antiguos ribocitos, máquinas autorreplicantes, hasta su forma actual como máquina de traducción puede haber sido la presión selectiva para incorporar proteínas a los mecanismos autorreplicantes del ribosoma, con el fin de aumentar su capacidad de autorreplicación. Se piensa que el ARN ribosómico surgió antes que las células o los virus, en la época de los protobiontes.[9][10]
Los protobiontes se compusieron y fueron los descendientes de FUCA y se cree que FUCA organizó el proceso entre la organización inicial de los sistemas biológicos y la maduración de los protobiontes. Los protobiontes fueron dominantes en su era en el tiempo en que los sistemas biológicos se originaron y se ensamblaron inicialmente. La era de los protobiontes habría sucedido después de la era prebiótica del mundo de ARN pero antes de la era de los organismos celulares y los virus.[11]
Las poblaciones de protobiontes más exitosas fueron probablemente las capaces de unir y procesar carbohidratos, aminoácidos y otros metabolitos y cofactores intermediarios. En los protobiontes, la compartimentación con membranas aún no estaba completa y la traducción de proteínas no era precisa. Cada protobionte tenía su propio metabolismo; diferentes pasos metabólicos estaban presentes en diferentes protobiontes. Por lo tanto, se asume que existía una comunidad de subsistemas que comenzaron a cooperar colectivamente y culminaron en LUCA.[12]
Ribocitos y virus
editarEn la hipótesis del eocito, el organismo que se encuentra en la raíz de todos los eocitos puede haber sido un ribosoma del mundo del ARN. Para el ADN celular y su manejo, se ha propuesto un escenario "fuera del virus": el almacenamiento de información genética en el ADN puede haber sido una innovación realizada por los virus de ADN y luego entregada a los ribocitos dos veces, una vez transformándolos en bacterias y otra vez transformándolos en arqueas de los cuales surgirían posteriormente los eucariotas.[13]
Como los ribocitos usaban ARN para almacenar su información genética, los virus pueden haber adoptado inicialmente el ADN como una forma de resistir las enzimas que degradan el ARN en los ribocitos del huésped. Por lo tanto, la contribución de un nuevo componente puede haber sido tan significativa como la contribución de los cloroplastos o las mitocondrias. Siguiendo esta hipótesis, el linaje bacteriano y el linaje arqueo-eucarionte obtuvieron cada uno su sistema de información de ADN de un virus diferente.[14]
Referencias
editar- ↑ a b c d Prosdocimi, Francisco; José, Marco V.; de Farias, Sávio Torres (2019), «The First Universal Common Ancestor (FUCA) as the Earliest Ancestor of LUCA's (Last UCA) Lineage», en Pontarotti, Pierre, ed., Evolution, Origin of Life, Concepts and Methods (en inglés) (Cham: Springer International Publishing): 43-54, ISBN 978-3-030-30363-1, S2CID 199534387, doi:10.1007/978-3-030-30363-1_3, archivado desde el original el 29 de junio de 2022, consultado el 2 de noviembre de 2023.
- ↑ Harris, Hugh M. B.; Hill, Colin (2021). «A Place for Viruses on the Tree of Life». Frontiers in Microbiology 11. ISSN 1664-302X. PMC 7840587. PMID 33519747. doi:10.3389/fmicb.2020.604048.
- ↑ Woese, Carl (9 de junio de 1998). «The universal ancestor». Proceedings of the National Academy of Sciences (en inglés) 95 (12): 6854-6859. Bibcode:1998PNAS...95.6854W. ISSN 0027-8424. PMC 22660. PMID 9618502. doi:10.1073/pnas.95.12.6854.
- ↑ a b c d de Farias, Sávio Torres; Jose, Marco V.; Prosdocimi, Francisco (2021). «Is it possible that cells have had more than one origin?». Bio Systems 202: 104371. ISSN 1872-8324. PMID 33524470. doi:10.1016/j.biosystems.2021.104371. Archivado desde el original el 30 de diciembre de 2023. Consultado el 23 de febrero de 2024.
- ↑ Prosdocimi, Francisco; Farias, Farias (2020). From FUCA To LUCA: A Theoretical Analysis on the Common Descent of Gene Families. doi:10.31080/ASMI.2020.03.0494. Consultado el 2 de noviembre de 2023.
- ↑ Yarus M (2002). «Primordial genetics: phenotype of the ribocyte». Annual Review of Genetics 36: 125-51. PMID 12429689. doi:10.1146/annurev.genet.36.031902.105056.
- ↑ Weiss, Madeline C.; Preiner, Martina; Xavier, Joana C.; Zimorski, Verena; Martin, William F. (16 de agosto de 2018). «The last universal common ancestor between ancient Earth chemistry and the onset of genetics». PLOS Genetics 14 (8): e1007518. ISSN 1553-7390. PMC 6095482. PMID 30114187. doi:10.1371/journal.pgen.1007518.
- ↑ Woese, C. R.; Fox, G. E. (20 de septiembre de 1977). «The concept of cellular evolution». Journal of Molecular Evolution 10 (1): 1-6. ISSN 0022-2844. PMID 903983. S2CID 24613906. doi:10.1007/BF01796132. Archivado desde el original el 8 de noviembre de 2023. Consultado el 23 de febrero de 2024.
- ↑ Root-Bernstein M, Root-Bernstein R (February 2015). «The ribosome as a missing link in the evolution of life». Journal of Theoretical Biology 367: 130-158. PMID 25500179. doi:10.1016/j.jtbi.2014.11.025.
- ↑ Fox GE (September 2010). «Origin and Evolution of the Ribosome». Cold Spring Harb Perspect Biol 2 (9): a003483. PMC 2926754. PMID 20534711. doi:10.1101/cshperspect.a003483.
- ↑ Doolittle, W. F.; Darnell, J. E. (1 de marzo de 1986). «Speculations on the early course of evolution». Proceedings of the National Academy of Sciences (en inglés) 83 (5): 1271-1275. Bibcode:1986PNAS...83.1271D. ISSN 1091-6490. PMC 323057. PMID 2419905. doi:10.1073/pnas.83.5.1271.
- ↑ José, Marco V.; Rêgo, Thais Gaudêncio; Farias, Sávio Torres de (3 de diciembre de 2015). «A proposal of the proteome before the last universal common ancestor (LUCA)». International Journal of Astrobiology (en inglés) 15 (1): 27-31. ISSN 1473-5504. doi:10.1017/S1473550415000464.
- ↑ Forterre P, Krupovic M (2012). «The Origin of Virions and Virocells: The Escape Hypothesis Revisited». Viruses: Essential Agents of Life. pp. 43-60. ISBN 978-94-007-4898-9. doi:10.1007/978-94-007-4899-6_3.
- ↑ Forterre, Patrick (March 2006). «Three RNA cells for ribosomal lineages and three DNA viruses to replicate their genomes: a hypothesis for the origin of cellular domain». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103 (10): 3669-74. Bibcode:2006PNAS..103.3669F. JSTOR 30048645. PMC 1450140. PMID 16505372. doi:10.1073/pnas.0510333103.
Datos: Q123413233
