El primer ancestro común universal ( FUCA ) es una entidad no celular propuesta que fue el organismo más antiguo con un código genético capaz de traducir biológicamente moléculas de ARN en péptidos para producir proteínas . [1] [2] Sus descendientes incluyen al último ancestro común universal (LUCA) y cada célula moderna. [1] [3] FUCA también sería el ancestro de antiguos linajes hermanos de LUCA, ninguno de los cuales tiene descendientes modernos, pero que se cree que transfirieron horizontalmente algunos de sus genes al genoma de los primeros descendientes de LUCA. [3]
Se cree que FUCA estaba compuesto de progenotas, sistemas biológicos antiguos propuestos que habrían utilizado ARN para su genoma y autorreplicación . [4] [5] [6] En comparación, LUCA habría tenido un metabolismo complejo y un genoma de ADN con cientos de genes y familias de genes . [1]
Mucho antes de la aparición de entidades biológicas compartimentadas como FUCA, la vida ya había comenzado a organizarse y a surgir en una era precelular conocida como el mundo del ARN . [4] La presencia universal tanto del mecanismo de traducción biológica como del código genético en todos los sistemas biológicos indica monofilia , un origen único para todos los sistemas biológicos, incluidos los virus y las células. [1] [4]
FUCA habría sido el primer organismo capaz de realizar traducción biológica, utilizando moléculas de ARN para convertir la información en péptidos y producir proteínas . [1] Este primer sistema de traducción se habría ensamblado con un código genético primigenio, posiblemente propenso a errores. [1] Es decir, FUCA sería el primer sistema biológico en tener código genético para proteínas. [2]
El desarrollo de FUCA probablemente tomó mucho tiempo. [1] FUCA se generó sin código genético, a partir del ribosoma , [1] en sí mismo un sistema evolucionado a partir de la maduración de una maquinaria de ribonucleoproteína . [4] FUCA apareció cuando un centro de protopeptidiil transferasa comenzó a surgir por primera vez, cuando los replicadores del mundo del ARN comenzaron a ser capaces de catalizar la unión de aminoácidos en oligopéptidos . [1]
Los primeros genes de FUCA probablemente codificaban ARNt primitivos ribosómicos, aminoaciltransferasas y otras proteínas que ayudaban a estabilizar y mantener la traducción biológica. [2] Estos péptidos aleatorios producidos posiblemente se unieron a los polímeros de ácido nucleico de cadena simple y permitieron una mayor estabilización del sistema que se hizo más robusto y se unió aún más a otras moléculas estabilizadoras. [1] Cuando FUCA maduró, su código genético quedó completamente establecido. [1]
El FUCA estaba compuesto por una población de sistemas abiertos, ribonucleoproteínas autorreplicantes . [4] Con la llegada de estos sistemas, comenzó la era progenota. [4] Estos sistemas evolucionaron hacia la madurez cuando los procesos de autoorganización dieron como resultado la creación de un código genético. [4] Este código genético fue capaz por primera vez de organizar una interacción ordenada entre ácidos nucleicos y proteínas a través de la formación de un lenguaje biológico. [4] Esto provocó que los sistemas abiertos precelulares comenzaran a acumular información y autoorganizarse, produciendo los primeros genomas mediante el ensamblaje de vías bioquímicas , que probablemente aparecieron en diferentes poblaciones progenotas que evolucionaron de forma independiente. [4]
En la hipótesis de reducción, donde los virus gigantes evolucionaron a partir de células primordiales que se volvieron parásitas , los virus podrían haber evolucionado después de FUCA y antes de LUCA. [3]
Los progenotes (también llamados ribocitos o ribocélulas ) [7] [8] [9] son sistemas biológicos semiabiertos o abiertos capaces de realizar un intenso intercambio de información genética, antes de la existencia de las células y LUCA . [5] [4] El término progenote fue acuñado por Carl Woese en 1977, [10] alrededor de la época en que introdujo el concepto de los tres dominios de la vida (bacterias, arqueas y eucariotas ) y propuso que cada dominio se originó a partir de un progenote diferente. [11] [12] El significado del término cambió con el tiempo. En la década de 1980, Doolittle y Darnell utilizaron la palabra progenote para designar al ancestro de los tres dominios de la vida, [13] ahora denominado el último ancestro común universal (LUCA). [14]
Los términos ribosoma y ribosoma celular se refieren a los progenotes como protorribosomas , ribosomas primigenios que eran organismos celulares hipotéticos con ARN autorreplicante pero sin ADN, [8] [9] y por lo tanto con un genoma de ARN en lugar del genoma de ADN habitual . [6] En el período umbral darwiniano de la evolución celular de Carl Woese , también se cree que los progenotes tenían ARN como molécula informativa en lugar de ADN. [7]
La evolución del ribosoma desde los antiguos ribocitos, máquinas autorreplicantes , hasta su forma actual como máquina de traducción puede haber sido la presión selectiva para incorporar proteínas a los mecanismos autorreplicantes del ribosoma, a fin de aumentar su capacidad de autorreplicación. [15] [16] Se cree que el ARN ribosómico surgió antes que las células o los virus, en la época de los progenotes. [4]
Los progenotas se compusieron y fueron los descendientes de FUCA, [4] y se cree que FUCA organizó el proceso entre la organización inicial de los sistemas biológicos y la maduración de los progenotas. [4] Los progenotas fueron dominantes en la era de los progenotas, el momento en el que los sistemas biológicos se originaron y se ensamblaron inicialmente. [4] La era de los progenotas habría ocurrido después de la era prebiótica del mundo del ARN y del mundo de los péptidos, pero antes de la era de los organismos y los sistemas biológicos maduros como los virus , las bacterias y las arqueas . [4]
Las poblaciones de progenotes más exitosas fueron probablemente las capaces de unir y procesar carbohidratos , aminoácidos y otros metabolitos y cofactores intermediarios . [4] En los progenotes, la compartimentación con membranas aún no estaba completa y la traducción de proteínas no era precisa. No cada progenote tenía su propio metabolismo; diferentes pasos metabólicos estaban presentes en diferentes progenotes. Por lo tanto, se asume que existía una comunidad de subsistemas que comenzaron a cooperar colectivamente y culminaron en el LUCA. [7]
En la hipótesis del eocitos , el organismo que se encuentra en la raíz de todos los eocitos puede haber sido un ribosoma del mundo del ARN. Para el ADN celular y su manejo, se ha propuesto un escenario "fuera del virus": el almacenamiento de información genética en el ADN puede haber sido una innovación realizada por los virus y luego entregada a los ribocitos dos veces, una vez transformándolos en bacterias y otra vez transformándolos en arqueas. [9]
De manera similar, en la eucariogénesis viral , una hipótesis que teoriza que los eucariotas evolucionaron a partir de un virus de ADN , los ribocitos pueden haber sido un huésped antiguo para el virus de ADN. [17] Como los ribocitos usaban ARN para almacenar su información genética, [17] los virus pueden haber adoptado inicialmente el ADN como una forma de resistir las enzimas que degradan el ARN en las ribocélulas del huésped. Por lo tanto, la contribución de un nuevo componente puede haber sido tan significativa como la contribución de los cloroplastos o las mitocondrias . Siguiendo esta hipótesis, las arqueas, las bacterias y los eucariotas obtuvieron cada uno su sistema de información de ADN de un virus diferente. [18]
{{cite book}}: CS1 maint: DOI inactivo a partir de septiembre de 2024 ( enlace )