lunes, 30 de mayo de 2011

Algo sobre Evolución Molecular

Quiero compartir un visión sobre un asunto espinoso, que en estos momentos discutimos en el marco de la asignatura Evolución. Lo pongo en consideración, para que quien lo lea, se anime a revisar su plausibilidad. Después miraremos si termodinamicamente es posible!     

¿ES L.U.C.A. UNA ENTIDAD ESPECIALIZADA EN ACUMULAR ENERGIA? 

Nuestra imaginación puede viajar en el tiempo y recrear las condiciones ambientales de nuestro planeta en formación hace 4000 millones de años, donde el lento enfriamiento y el ataque constante por meteoritos lo convierten en todo, menos en un posible escenario para la vida. Cabe preguntarnos entonces ¿que tuvo que ser necesario para que sobre aquella masa internamente candente y superficialmente volcánica apareciera nuestro ultimo ancestro universal común? 
Lo primero es asumir que el universo goza de energía disponible en diferentes formas para realizar trabajo a cualquier escala, es decir, perseguimos los cometas cuando pasean por nuestro sistema solar para conocer el tipo de energía que los mueve, y al mismo tiempo hemos determinado la carga aproximada del electrón aun cuando no podemos afirmar su ubicación en un instante dado. El hecho es que la materia y la energía parecen ser inseparables, algo por lo cual recordamos cariñosamente a Einstein, pero la vida considerada como una forma más como la materia se organizó, guarda una relación no tan evidente. La vida  nos muestra que tiene mayor capacidad para realizar trabajo, por ende un ser vivo posee mayor energía que su entorno no biótico, y cuanto mas complejo es, mayor capacidad de realizar trabajo tiene. Ahora bien, viajemos en el tiempo hasta donde el enfriamiento del planeta representó un desplazamiento de calor desde el interior, donde esta acumulado, hacia la superficie donde se está desprendiendo al entorno. Ahora pensemos que este movimiento es una posible fuerza generadora de organización sobre nuestro planeta. Si se asume que fue un proceso lento, tenemos una fuente de energía en forma de calor y materiales reactivos que interactúan para transformarse. Lo anterior parece ser una constante en todos los planetas conocidos de nuestro sistema, de manera que el solo desplazamiento de calor carece de respuesta alguna para el origen de la vida. Ahora, hay que considerar lo planteado por Paul Davies sobre la gravedad como fuente de orden y adicionarle la entrada de energía solar al sistema, es decir a la tierra.
Una relación de estabilidad energética para la formación de la vida, entre el suministro de energía que emerge desde el interior del planeta y la energía que llega a la superficie, es posible. Este balance energético en las capas superiores de la corteza terrestre pudo generar que  la materia tomara rumbo hacia formas que acumularon energía y estuvo disponible para  realizar trabajo sobre si misma, es decir organizándose la materia. Este proceso se retroalimentó, de manera que aparece una dirección en el proceso evolutivo que desencadenó la aparición de complejidad como directamente proporcional a la acumulación de energía. Cuando discutimos sobre los procesos replicativos que caracterizan a los seres vivos, asumimos que el último ancestro común tuvo DNA, RNA, proteínas, y membranas, estructuras que interactúan para garantizar aislamiento del medio y continuidad en el. Existe evidencia que sugiere que  este organismo usaba acoplamiento quimiosmótico para sintetizar ATP y tuvo rutas enzimáticas para fijar CO2. Pero como descubrió la vida todas estas formas de organizar los átomos con funciones especificas y altamente elaboradas?. La cuestión es si LUCA corresponde con una entidad discreta como tal, o si se trata de una comunidad de termotolerantes organismos que fueron metabolicamente y morfológicamente diversos, y genéticamente redundantes. Esta ultima propuesta esta en consideración ya que cada ligera mejora en el proceso de organización, cada incremento en la precisión a la hora de acumular energía, habría permitido una nueva generación de moléculas que aisladas por una membrana lipídica dieron lugar a diferentes tipos de protocelulas. Estas nuevas moléculas, a su vez, se refinaron inicialmente haciéndose estables para acumular energía y mucho después desarrollaron las primeras vías metabólicas para transformar esta energía. Paralelamente tuvo lugar el surgimiento del RNA, una nueva exploración aleatoria de mejora en la conducción de la información para los procesos de transformación. De esta manera, la innovación se produjo, cada vez provocada por un refinamiento en la transformación y difusión en toda la comunidad mediante la transferencia lateral de información, inicialmente entendida como el hecho de entrada y salida de compuestos entre los mencionados miembros de una comunidad de protocelulas.


Bibliografía
- Davies, P., 2000. El quinto milagro, en busca de los orígenes de la vida. Ed. Critica.p 39 – 53.
- Gogarten, J. P., 1998. Origin and Early Evolution of Life: Deciphering the molecular record.         Origins. ASP Conference series, vol. 148. p 435 – 448.
- Woese, C., 1998. The universal ancestor. Proc. Natl. Acad. Sci. Vol. 95, pp. 6854–6859.


miércoles, 4 de mayo de 2011

Consideraciones previas

Evolución interdependiente de sitios aminoacídicos

Ha sido propuesto que la interdependencia está soportada por la interacción entre función y estructura 3D, como es el caso de los sitios activos y otras regiones de linking de proteínas. En los sistemas vivos una red compleja que controla el ritmo de la evolución de las proteínas demanda esfuerzos en su esclarecimiento, de ahí que la identificación de la función y/o estructura de muchas de ellas sean prioridad para muchos científicos.  Sin embargo, la dinámica mutacional es un desafío subyacente al anterior que toma la funcionalidad para relacionar continuidad espacial entre los aminoácidos con posible coevolución entre los mismos. De manera que si un aminoácido especifico cambia y tal cambio se fija, es de esperar que la estructura sea en alguna medida alterada y el efecto sobre la función dependerá del tipo de mutación y su ubicación, pero también ha sido propuesto que ejercerá presión sobre los aminoácidos “relacionados estrechamente” para que cambien de manera compensatoria y de lugar a una dinámica coevolutiva. Interesante verdad? ... pero  ¿donde está la evidencia de esto?

- Codoñer, F. M. & Fares, M. A., 2008. Why Should We Care About Molecular Coevolution?. Evolutionary Bioinformatics, 4: 29-38.