Química

La interacción entre evolución y medio ambiente

(NC&T) Claudia Acquisti, una investigadora que hace poco se incorporó al Centro de Genómica Funcional Evolutiva, del Instituto de Biodiseño en la Universidad Estatal de Arizona, está abriendo nuevas perspectivas sobre la disponibilidad de nutrientes en el medio ambiente y la evolución de la vida.

Ella se unió al grupo de la citada universidad conducido por los profesores Sudhir Kumar y James Elser, quienes están usando métodos para observar en detalle la constelación de proteínas en nuestras células, y medir el balance de elementos como nitrógeno, carbono e hidrógeno, presentes en el esqueleto químico de estos ladrillos de la vida.

La labor más reciente de Acquisti ha sido la comparación a gran escala de especies y vastas épocas en la historia geológica de la Tierra, para encontrar tendencias evolutivas comunes. Sus conclusiones sugieren que los cambios en el oxígeno atmosférico pueden haber tenido un papel significativo en la evolución de las proteínas y de los compartimientos necesarios para la comunicación celular en los organismos superiores.

Acquisti y sus colegas han empleado la correlación entre el contenido de oxígeno de las proteínas, los niveles atmosféricos de oxígeno, y la edad evolutiva de los organismos, para proponer la nueva hipótesis de que las limitaciones en la disponibilidad de oxígeno contribuyeron al ritmo de la evolución de la comunicación celular en las células eucariotas.

Uno de los saltos evolutivos más intrigantes fue el realizado desde las células bacterianas que carecen de núcleo (procariotas) hasta la aparición de células compartimentadas con un núcleo (eucariotas), un salto que ocurrió, según se cree, hace entre 2.100 y 1.800 millones de años.

Una explicación es que el oxígeno atmosférico de la Tierra estuvo muy bajo hasta hace unos 3.000 millones de años. En aquel momento, los niveles de oxígeno comenzaron a aumentar, propiciando la aparición de las células eucariotas. Estos niveles han permanecido entre el 15 y el 25 por ciento desde entonces.

En el estudio, Acquisti calculó el contenido de oxígeno para el juego completo de información de las proteínas, o proteoma, en 19 especies diferentes, una recopilación que representa miles de proteínas. Descubrió que las diferencias en el contenido de oxígeno en cada proteoma iban desde un nivel bajo (bacterias) a uno alto (plantas y animales).

La presión evolutiva también impulsó la comunicación a través de membranas impermeables que actúan como barreras físicas para mantener separados unos de otros los contenidos de los compartimentos llenos de fluidos. Este importante rol de comunicación es ejercido por dos clases de proteínas que actúan como un puente para pasar información a través de las membranas.

Acquisti dividió las proteínas en las dos clases y repitió las mediciones de oxígeno, encontrando resultados significativos. Ella propone que el oxígeno atmosférico limitó la forma y función de estas proteínas "puente".


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