Biologia
Cristina Junyent
En l’exploració que estem fent sobre els éssers vius i la seva diversitat, un dels grans interrogants que persisteix és l’origen comú de tota la vida a la Terra: com hauria d’haver estat el primer ésser viu? La proposta és LUCA, l’últim avantpassat comú universal, en les sigles en anglès. L’interès en aquest avantpassat comú es remunta al 1859, quan Darwin va formular la teoria d’un únic progenitor per a totes les formes de vida. Malgrat ser una entitat hipotètica, la recerca i les inferències derivades de la rica biodiversitat actual ofereixen pistes sobre el remot passat de la vida al nostre planeta, com també una perspectiva sobre la seva possible existència en altres mons.
Les darreres investigacions apunten que LUCA va aparèixer fa aproximadament 4.200 milions d’anys, només 400 milions d’anys després de la formació de la Terra, una data establerta calibrant el temps de divergència dels genomes moderns, i validant-ho amb fòssils microbians i registres isotòpics. Es calcula que el genoma de LUCA tenia al voltant de 2,5 megabases de DNA, l’àcid desoxiribonucleic que conté la informació genètica essencial per al desenvolupament, funcionament i reproducció de tots els éssers vius; és a dir, el manual d’instruccions per a les cèl·lules.
LUCA possiblement contenia entre 400 i 2.500 gens, que codificarien entre 400 i 25.000 proteïnes. La relació un gen – una proteïna no és del tot certa, ja que un gen pot generar diverses proteïnes. Per exemple, el genoma humà, amb aproximadament 3.200 megabases, conté entre 20.000 i 25.000 gens, i se calcula que nosaltres tenim al voltant de 200.000 proteïnes. L’estructura genètica de LUCA podria ser similar a la dels procariotes actuals, que són organismes formats per una sola cèl·lula, i que es poden dividir entre bacteris i arquees. El seu material genètic, que es troba dispers en el citoplasma, varia significativament, però generalment els genomes bacterians solen tenir entre 0,5 i 10 megabases i codificar entre 1.000 i 5.000 proteïnes.
LUCA probablement era un organisme adaptat a un entorn amb poc oxigen, dins d’un sistema ecològic primitiu ric en molècules. L’estudi de LUCA no només ajuda a comprendre els orígens de la vida a la Terra, sinó que també té implicacions importants en la recerca de vida extraterrestre, ja que descobrir com i on va sorgir la vida pot oferir pistes valuoses sobre les condicions que podrien permetre la vida en altres planetes.
La transició a partir de LUCA, que encara no era exactament un bacteri, va donar lloc als primers bacteris. El camí pot haver estat impulsat per la necessitat d’adaptar-se a diferents condicions ambientals d’un planeta jove i extremadament inhòspit, amb un clima sever i una atmosfera sense oxigen.
En aquests ambients primitius, els bacteris es van adaptar inicialment a viure sense oxigen, alimentant-se de substàncies químiques simples. Amb el temps, van desenvolupar una estructura cel·lular pròpia, incloent-hi una paret cel·lular protectora, i es van expandir a diferents hàbitats, desenvolupant nous mecanismes metabòlics, com la fotosíntesi en les cianobacteris, que va ser clau per enriquir l’atmosfera terrestre d’oxigen i transformar-la fins a convertir-la en la que tenim actualment.
Paral·lelament, un altre tipus de vida procariòtica conegut com arquees, tot i que morfològicament similar als bacteris, va desenvolupar una estructura cel·lular única, amb membranes especialitzades que les feien més resistents a condicions extremes, com les fonts hidrotermals o llacs hipersalins. Aquestes membranes, juntament amb característiques bioquímiques distintives, els permeten metabolitzar compostos que la majoria dels organismes no poden, especialitzant-se així en hàbitats extrems.
Amb el pas del temps, la diversificació dels bacteris i les arquees ha donat lloc a una immensa varietat d’espècies, cadascuna adaptada a nínxols ecològics particulars en gairebé tots els ambients del planeta. La seva importància ecològica és immensa, ja que participen en processos essencials com la descomposició, el reciclatge de nutrients i la producció d’oxigen.
Els organismes multicel·lulars, en termes de mecanismes genètics i estructural, estem més emparentats amb les arquees que amb els bacteris, tots vam evolucionar en paral·lel. Mitjançant un procés d’endosimbiosi —en què una arquea primitiva va “engolir” un bacteri especialitzat— va aparèixer el tercer domini de la vida, els eucariotes —organismes amb cèl·lules compartimentades—. Aquesta associació simbiòtica va donar lloc a una nova cèl·lula més complexa, amb un nucli que protegeix el DNA i orgànuls com el mitocondri, que subministra energia. Els eucariotes així nascuts, es van diversificar en diverses línies evolutives, formant grups com els protistes (protozous i algues), els fongs, les plantes i els animals. Aquestes cèl·lules més sofisticades es van adaptar a diversos entorns i van desenvolupar estructures multicel·lulars, tot obrint el camí a una diversitat biològica sense precedents, amb especialitzacions segons els hàbitats disponibles.
Amb aquest coneixement, l’antiga classificació dels regnes en animal, mineral i vegetal ha evolucionat significativament. Ara identifiquem tres dominis clarament diferenciats: bacteris, arquees i eucariotes, i dins d’aquest darrer ens agrupem algues, fongs, plantes i animals. En una petita branca hi som nosaltres.
