Científicos de la Universidad de Rutgers han identificado una porción de una proteína llamada “Nickelback” que es un candidato probable para impulsar la vida en la Tierra hace más de 3 mil millones de años. Este hallazgo tiene implicaciones importantes para la búsqueda de vida extraterrestre, ya que ofrece una nueva pista para que los investigadores busquen. Los investigadores creen que algunas proteínas precursoras desempeñaron un papel clave en la transformación de la química prebiótica en sistemas biológicos vivos, y “Nickelback” es uno de estos “péptidos pioneros”.
La investigación podría proporcionar pistas sobre la vida extraterrestre.
Un equipo de científicos de la Universidad de Rutgers dedicado a identificar los orígenes primordiales del metabolismo, un conjunto de reacciones químicas centrales que impulsaron la vida en la Tierra por primera vez, ha identificado parte de una proteína que podría proporcionar pistas a los científicos para detectar planetas a punto de producir vida.
La investigación, publicada el 10 de marzo en la revista Centro de Biotecnología y Medicina Avanzada (CABM) en Rutgers.
Con base en estudios de laboratorio, los científicos de Rutgers dicen que uno de los candidatos químicos más probables que impulsaron la vida fue un péptido simple con dos átomos de níquel al que llaman “Nickelback” no porque tenga nada que ver con la banda de rock canadiense, sino porque su columna vertebral es nitrógeno. Los átomos enlazan dos átomos de níquel críticos. Un péptido es un constituyente de una proteína formada por unos pocos bloques de construcción elementales conocidos como
Los aminoácidos son un conjunto de compuestos orgánicos utilizados para construir proteínas. Hay alrededor de 500 aminoácidos naturales conocidos, aunque solo 20 aparecen en el código genético. Las proteínas consisten en una o más cadenas de aminoácidos llamadas polipéptidos. La secuencia de la cadena de aminoácidos hace que el polipéptido se pliegue en una forma biológicamente activa. Las secuencias de aminoácidos de las proteínas están codificadas en los genes. Nueve aminoácidos proteinogénicos se denominan "básico" para los humanos porque el cuerpo humano no puede producirlos a partir de otros compuestos y, por lo tanto, deben ingerirse como alimento.
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“Los científicos creen que en algún momento entre hace 3.500 y 3.800 millones de años hubo un punto de inflexión, algo que inició el cambio de la química prebiótica (moléculas antes de la vida) a sistemas biológicos vivos”, dijo Nanda. “Creemos que el cambio fue provocado por unas pocas proteínas precursoras pequeñas que realizaron pasos clave en una antigua reacción metabólica. Y creemos que hemos encontrado uno de estos ‘péptidos pioneros’”.
Una representación por computadora del péptido Nickelback muestra los átomos de nitrógeno de la columna vertebral (azul) que unen dos átomos de níquel críticos (naranja). Los científicos que han identificado esta parte de una proteína creen que puede proporcionar pistas para detectar planetas a punto de producir vida. Crédito: El Laboratorio Nanda
Los científicos que realizan el estudio son parte de un equipo dirigido por Rutgers llamado Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors (Evolución de nanomáquinas en geosferas y ancestros microbianos).ENIGMA), que es parte del programa de Astrobiología en
” data-gt-translate-attributes=”[{“atributo=””>NASA[{“attribute=””>NASA. Los investigadores buscan comprender cómo evolucionaron las proteínas para convertirse en el catalizador predominante de la vida en la Tierra.
Al explorar el universo con telescopios y sondas en busca de signos de vida pasada, presente o emergente, los científicos de la NASA buscan “biofirmas” específicas conocidas como precursoras de vida. Los péptidos como el níquel podrían convertirse en la última firma biológica empleada por la NASA para detectar planetas a punto de producir vida, dijo Nanda.
Un químico instigador original, razonaron los investigadores, tendría que ser lo suficientemente simple como para poder ensamblarse espontáneamente en una sopa prebiótica. Pero tendría que ser lo suficientemente activo químicamente para poseer el potencial de tomar energía del medio ambiente para impulsar un proceso bioquímico.
Para hacerlo, los investigadores adoptaron un enfoque “reduccionista”: comenzaron examinando las proteínas contemporáneas existentes que se sabe que están asociadas con los procesos metabólicos. Sabiendo que las proteínas eran demasiado complejas para haber surgido desde el principio, las redujeron a su estructura básica.
Después de secuencias de experimentos, los investigadores concluyeron que el mejor candidato era Nickelback. El péptido está hecho de 13 aminoácidos y se une a dos iones de níquel.
El níquel, razonaron, era un metal abundante en los primeros océanos. Cuando se unen al péptido, los átomos de níquel se convierten en potentes catalizadores, atrayendo protones y electrones adicionales y produciendo gas hidrógeno. El hidrógeno, razonaron los investigadores, también era más abundante en la Tierra primitiva y habría sido una fuente crítica de energía para impulsar el metabolismo.
“Esto es importante porque, si bien hay muchas teorías sobre los orígenes de la vida, hay muy pocas pruebas de laboratorio reales de estas ideas”, dijo Nanda. “Este trabajo muestra que no solo son posibles las enzimas metabólicas de proteínas simples, sino que también son muy estables y muy activas, lo que las convierte en un punto de partida plausible para la vida”.
Referencia: “Diseño de un péptido de hidrogenasa de di-níquel mínimo” por Jennifer Timm, Douglas H. Pike, Joshua A. Mancini, Alexei M. Tyryshkin, Saroj Poudel, Jan A. Siess, Paul M. Molinaro, James J. McCann, Kate M. Waldie, Ronald L. Koder, Paul G. Falkowski y Vikas Nanda, 10 de marzo de 2023, Avances de la ciencia.
DOI: 10.1126/sciadv.abq1990
Otros investigadores de Rutgers en el estudio incluyen: el distinguido profesor Paul Falkowski y Jennifer Timm, asociada postdoctoral, en el Programa de Ecología Molecular y Biofísica Ambiental, Departamento de Ciencias Marinas y Costeras de la Facultad de Ciencias Ambientales y Biológicas; Joshua Mancini, Douglas Pike, Saroj Poudel y Alexei Tyryshkin, asociados posdoctorales y estudiante de doctorado Jan Siess en el Centro de Biotecnología y Medicina Avanzadas y en el Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Medicina Robert Wood Johnson; y Kate Waldie, profesora asistente del Departamento de Química y Biología Química de la Escuela de Artes y Ciencias.
Investigadores del City College de Nueva York también participaron en el estudio.
