Un estudio dirigido por Rutgers arroja luz sobre uno de los misterios más perdurables de la ciencia:¿Cómo comenzó el metabolismo, el proceso mediante el cual la vida se activa al convertir la energía de los alimentos en movimiento y crecimiento?

Para responder a esa pregunta, los investigadores hicieron ingeniería inversa de una proteína primordial y la insertaron en una bacteria viva, donde impulsó con éxito el metabolismo de la célula, crecimiento y reproducción, según el estudio en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Estamos más cerca de comprender el funcionamiento interno de la antigua célula que fue el antepasado de toda la vida en la tierra y, por lo tanto, para comprender cómo surgió la vida en primer lugar, y los caminos que la vida podría haber tomado en otros mundos, "dijo el autor principal Andrew Mutter, un asociado postdoctoral en el Departamento de Ciencias Marinas y Costeras de la Universidad de Rutgers.

El descubrimiento también tiene implicaciones para el campo de la biología sintética, que aprovecha el metabolismo de los microbios para producir productos químicos industriales; y bioelectrónica, que busca aplicar los circuitos naturales de las células para el almacenamiento de energía y otras funciones.

Los investigadores observaron una clase de proteínas llamadas ferredoxinas, que apoyan el metabolismo en bacterias, plantas y animales al mover la electricidad a través de las células. Estas proteínas tienen diferentes, formas complejas en los seres vivos de hoy, pero los investigadores especulan que todos surgieron de una proteína mucho más simple que estaba presente en el antepasado de toda la vida.

Similar a las formas en que los biólogos comparan aves y reptiles modernos para sacar conclusiones sobre su ancestro compartido, los investigadores compararon las moléculas de ferredoxina que están presentes en los seres vivos y, usando modelos de computadora, diseñó formas ancestrales que pueden haber existido en una etapa anterior en la evolución de la vida.

Esa investigación condujo a la creación de una versión básica de la proteína:una ferredoxina simple que es capaz de conducir electricidad dentro de una célula y que, a lo largo de eones de evolución, podría haber dado lugar a los muchos tipos que existen en la actualidad.

Luego, para demostrar que su modelo de la proteína antigua en realidad podría sustentar la vida, lo insertaron en una célula viva. Tomaron el genoma de la bacteria E. coli, eliminó el gen que utiliza para crear ferredoxina en la naturaleza, y empalmados en un gen para su proteína de ingeniería inversa. La colonia de E. coli modificada sobrevivió y creció, aunque más lentamente de lo normal.

El coautor del estudio, Vikas Nanda, profesor de la Facultad de Medicina y del Centro de Biotecnología y Medicina Avanzadas de Rutgers Robert Wood Johnson, dijo que las implicaciones del descubrimiento para la biología sintética y la bioelectrónica provienen del papel de las ferredoxinas en los circuitos de la vida.

"Estas proteínas canalizan la electricidad como parte de los circuitos internos de una célula. Las ferredoxinas que aparecen en la vida moderna son complejas, pero hemos creado una versión simplificada que aún da soporte a la vida. Los experimentos futuros podrían basarse en esta versión simple para posibles aplicaciones industriales , "Dijo Nanda.