Los microbios antiguos que prosperan en algunos de los entornos más extremos del mundo y los seres humanos de hoy en día tienen más en común de lo que parece, a saber, ambos respiran y conservan energía utilizando un mecanismo molecular similar, uno que se ha adaptado a las condiciones ambientales cambiantes durante miles de millones de años.

Los resultados, publicado hoy en Celda por científicos del Instituto de Investigación Van Andel (VARI), Universidad de Georgia (UGA) y Universidad Estatal de Washington, detallar la estructura de MBH, un complejo molecular involucrado en la respiración microbiana. Las imágenes de resolución casi atómica son las primeras de MBH y muestran que su estructura es notablemente similar a su contraparte en humanos. Complejo I.

"La naturaleza es realmente buena para encontrar moléculas que funcionen y luego modificarlas y usarlas una y otra vez. Este es un excelente ejemplo, "dijo Michael W.W. Adams, Doctor., un investigador distinguido de UGA y profesor de Georgia Power que ha estado estudiando MBH durante 20 años. "Conocer la estructura de MBH nos proporciona nuevos conocimientos sobre cómo evolucionó Complex I y cómo podría funcionar".

Casi toda la vida en la Tierra depende de la respiración, que convierte la energía eléctrica en utilizable, forma química. MBH y Complex I son partes importantes de este proceso; sin embargo, hasta ahora, la conexión evolutiva entre ellos no estaba clara. La estructura de MBH también ilustra un mecanismo para transformar energía eléctrica en energía química que es más simple que el del Complejo I.

"La determinación de la estructura de MBH llena algunas piezas faltantes importantes que revelan cómo la vida se ajustó a los cambios radicales en el medio ambiente a lo largo de los milenios, "dijo Huilin Li, Doctor., profesor en el Centro de Epigenética de VARI y coautor principal del estudio. "Esto resuelve un problema fundamental, misterio de larga data en biología ".

MBH se considera un sistema respiratorio antiguo porque se aisló de Pyrococcus furiosus , un microbio que crece mejor en agua hirviendo y que durante miles de millones de años se ha asentado en los respiraderos marinos volcánicos. Este inhóspito entorno, con su nociva mezcla de gases y temperaturas extremas, es similar a las condiciones atmosféricas presentes en un mucho más joven, planeta mucho más volátil.

Aunque muchos aspectos de los dos complejos son similares, El complejo I cuenta con varios bucles adicionales que le permiten interactuar con más moléculas que MBH, una adaptación que probablemente surgió junto con un cambio en la composición atmosférica de la Tierra.

"Es sorprendente ver que estos dos sistemas relacionados de manera lejana reorganizan sus elementos compartidos para adaptarse a sus diferentes condiciones de vida, "dijo Hongjun Yu, Doctor., primer autor del estudio y científico investigador en el laboratorio de Li. "Parece como si la naturaleza estuviera jugando con sus propios bloques de construcción".

Las diferencias también se reflejan en sus metabolismos; los humanos inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono, una conversión ayudada por el Complejo I, tiempo P. furiosus utiliza MBH para expulsar gas hidrógeno, posiblemente abriendo el potencial para su uso como fuente de energía limpia.

MBH se visualizó utilizando el microscopio crioelectrónico Titan Krios de alta potencia (cryo-EM) de VARI, que es capaz de obtener imágenes de moléculas 1/10, 000th del ancho de un cabello humano. El Krios del Instituto es uno de los menos de 120 microscopios de este tipo en el mundo.