En búsqueda de la primera microbio – ScienceDaily

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Hace unos cinco años, el director del Instituto, Prof. Dr. William (Bill) Martin, y su equipo introdujeron el último ancestro común universal de todos los organismos vivos y lo llamaron “LUCA”. Vivió hace unos 3.800 millones de años en respiraderos hidrotermales calientes y profundos.

Ahora, los biólogos evolutivos de Duesseldorf han descrito otra célula antigua llamada “LBCA” (“Último antepasado común bacteriano”). Es el antepasado del mayor dominio actual de todos los organismos vivos: las bacterias. En Biología de las comunicaciones, informan sobre sus nuevos enfoques de investigación que llevaron a la predicción exitosa de la bioquímica del LBCA y sus vínculos filogenéticos.

Las bacterias son casi tan antiguas como la vida misma. LBCA vivió hace unos 3.500 millones de años en un entorno similar a LUCA. Para desbloquear el código genético, las propiedades y la historia de LBCA, el equipo de investigación examinó los genomas de 1.089 anaerobios bacterianos o bacterias que sobreviven sin oxígeno. “El abandono de los aerobios tenía sentido para nuestro trabajo”, explica la primera autora, la Dra. Joana C. Xavier. “Si las bacterias se originaron en un momento en que la Tierra estaba anóxica, no tiene sentido investigar su origen considerando especies llenas de adaptaciones inducidas por el oxígeno”.

Las formas de vida superiores transmiten su código genético de padres a hijos a través de la transferencia vertical de genes. En consecuencia, el genoma proporciona información sobre la historia filogenética. Pero las bacterias son maestras en otra forma de transferencia de genes, la transferencia lateral de genes (LGT). Esto permite que las bacterias intercambien información genética entre diferentes cepas. Esto representó un gran desafío en la reconstrucción del genoma del LBCA, ya que hace que los métodos filogenéticos tradicionales sean incapaces de deducir la raíz en el árbol evolutivo bacteriano.

Por esta razón, los investigadores de Duesseldorf utilizaron redes bioquímicas junto con miles de árboles individuales. Estudiaron 1.089 genomas anaeróbicos e identificaron 146 familias de proteínas conservadas en todas las bacterias. Estas proteínas forman una red metabólica central casi completa.

Para completar la bioquímica de LBCA, fue necesario agregar solo otros nueve genes para que la red metabólica reconstruida incluyera todos los metabolitos esenciales y universales. Para ser completamente independiente y autogenerada, la red LBCA requeriría aún más genes heredados del último ancestro común universal, LUCA, y nutrientes del medio ambiente.

Con la red metabólica de LBCA en la mano, los autores utilizaron métodos estadísticos para determinar cuál de los grupos bacterianos modernos es más similar a LBCA. Lo hicieron utilizando un método llamado Desviación Mínima del Ancestro, MAD, previamente desarrollado por uno de los coautores, Fernando DK Tria: “El análisis reveló que la primera rama de la bacteria en divergir fue la más similar a la Clostridia moderna, seguida de cerca por Deltaproteobacteria., Actinobacteria y algunos miembros de Aquifex. En común, estos grupos tienen la vía acetil-CoA para la fijación de carbono y / o el metabolismo energético “.

El profesor. William Martin, autor principal del estudio, explica: “Esta es la única vía de fijación de carbono presente tanto en arqueas como en bacterias y que se remonta a LUCA. Este resultado obtenido de forma independiente también está en línea con nuestros hallazgos más recientes, el origen y la primera evolución de vida en los respiraderos hidrotermales “.

“Podemos inferir con seguridad que lo más probable es que el LBCA tuviera forma de varilla”, dice Xavier. “Si fuera similar a Clostridia, es posible que LBCA pudiera esporular”. Esta hipótesis fue formulada recientemente por otros investigadores “y es altamente compatible con nuestros hallazgos”, dice Xavier. La formación de esporas permitiría que las primeras células sobrevivieran en el inhóspito entorno de la Tierra primitiva.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad Heinrich-Heine Duesseldorf. Original escrito por Arne Claussen. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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