Último antepasado común universal para niños
El último antepasado común universal, conocido como LUCA (por sus siglas en inglés, last universal common ancestor), es el antepasado común más reciente de todos los organismos vivos que existen hoy en día. También se cree que es el ancestro de la mayoría de los seres vivos conocidos por fósiles. Sin embargo, es posible que en el futuro se encuentren restos de otros seres vivos aún más antiguos.
Los fósiles más antiguos de seres vivos son microfósiles encontrados en Canadá, que tienen unos 3770 millones de años. Según estudios de "relojes moleculares" (que usan cambios genéticos para estimar el tiempo), las arqueas y las bacterias se separaron hace unos 4200 millones de años. Esto significa que LUCA debió vivir en esa época tan lejana.
A LUCA también se le llama último antepasado universal (LUA) o simplemente ancestro universal.
El primer antepasado común universal (FUCA) es una idea de un ancestro hipotético que no tenía células. Se cree que FUCA fue la primera forma de vida con un código genético para crear proteínas, y que de él surgieron LUCA, los virus y otros grupos de seres vivos muy antiguos que ya no existen.
Contenido
¿Qué significa LUCA?
El concepto de LUCA no solo se aplica a las especies de organismos, sino también a las partes que los componen, como sus órganos o sistemas. Por ejemplo, un científico llamado Mario Crocco sugirió en los años 60 que el sistema que controlaba el movimiento de los protozoos (organismos muy pequeños) para cazar, es el ancestro común del sistema nervioso de los animales con muchas células. Esto significa que, aunque los sistemas nerviosos aparecieron de diferentes maneras en distintos animales, todos conservaron ciertas características eléctricas que luego se usaron para funciones nerviosas más complejas.
De manera similar, los arcos branquiales (estructuras en los embriones de algunos animales) son el ancestro común de partes como el aparato hioideo (que ayuda a la lengua y la garganta) o la trompa de Eustaquio (que conecta el oído con la garganta).
La primera idea sobre LUCA
La idea de un ancestro común para toda la vida surgió en 1859, cuando Charles Darwin publicó su famoso libro El origen de las especies. Él sugirió que todos los seres vivos que han habitado la Tierra descienden de una forma de vida original. Así, la idea de un ancestro común es una parte fundamental de la teoría de la evolución.
La prueba más clara de que existió un solo ancestro universal apareció en los años 60. Fue entonces cuando se descubrió que el código genético (las instrucciones para construir un ser vivo) es el mismo para todas las formas de vida. Esto es una señal muy fuerte de que todos los seres vivos estamos relacionados.
Más recientemente, al estudiar las diferencias genéticas entre las células actuales, los científicos han visto que hubo separaciones muy tempranas en el árbol de la vida. Por ejemplo, las arqueas, que a menudo viven en ambientes extremos (con mucha sal, calor o acidez), se separaron muy pronto. Esto llevó a pensar que LUCA pudo haber vivido en lugares como las fumarolas negras del fondo del océano, donde hoy en día todavía existen esas condiciones extremas.
Los estudios de fósiles también muestran que los organismos eucariotas (como plantas, animales y hongos) aparecieron después. Se cree que los eucariotas surgieron de la unión de una bacteria y una arquea. Por lo tanto, LUCA estaría relacionado con la separación inicial entre arqueas y bacterias.
Un científico llamado Carl Woese propuso que nuestra herencia genética antes de LUCA venía de una comunidad de organismos, no de uno solo. Él llamó a esta fase "progenote". En esa etapa, el genoma (el conjunto de genes) era muy variable. Sin embargo, los estudios actuales sugieren que es mucho más probable que la vida haya surgido de un solo ancestro común, incluso considerando que los genes pueden pasarse entre especies.
Lo que LUCA NO es
Es importante entender que LUCA no significa:
- El primer organismo vivo que existió en la Tierra.
- El organismo actual que más se parece a ese ancestro común.
- Que solo existía un organismo al principio de la vida.
Características de LUCA
Todos los seres vivos compartimos ciertas características porque tenemos el mismo código genético, lo que demuestra que venimos de un origen común. Estas características debieron estar presentes en LUCA:
- Reproducción: Capacidad de copiar su información genética, que está en el ADN (ácido desoxirribonucleico). El ADN se organiza en genes y está formado por cuatro "letras" químicas: adenina, guanina, citosina y timina.
- ARN: Varios tipos de ARN (ácido ribonucleico), como el ribosomal, el mensajero y el de transferencia. Estos están compuestos por adenina, guanina, citosina y uracilo.
- Proteínas: El código genético del ADN se usa para producir proteínas, con el ARN como intermediario. Las proteínas están hechas de 21 aminoácidos naturales.
- Enzimas: Presencia de muchas enzimas, que son proteínas que aceleran las reacciones químicas. Algunas ayudan a copiar y reparar el ADN, y otras participan en el metabolismo.
- Energía: Uso del ATP (adenosina trifosfato) como la forma principal de energía para la célula.
- Estructura celular: Una estructura celular simple, como la de una célula procariota. Esto significa que LUCA era un microorganismo de una sola célula, con un citoplasma (líquido interno) que contenía ADN y ribosomas. Estaba rodeado por una membrana celular de dos capas de lípidos. Se reproducía por fisión binaria (división en dos) y podía intercambiar genes.
- Ambiente interno: Dentro de la célula, la concentración de sodio era menor que fuera, y la de potasio era mayor. Esto se mantenía gracias a proteínas especiales en la membrana.
- Metabolismo: Un metabolismo anaerobio, es decir, sin necesidad de oxígeno. Se cree que era autótrofo (producía su propio alimento), vivía en ambientes calientes ricos en hierro, fijaba dióxido de carbono y usaba hidrógeno.
- Isoprenoides: Probablemente tenía una forma de producir isoprenoides, que son importantes para las membranas celulares.
Ideas sobre la evolución de LUCA
Es muy difícil saber cómo era un organismo que vivió hace tanto tiempo, porque los genes cambian, se pierden o se intercambian a lo largo de miles de millones de años. Sin embargo, algunos científicos han propuesto ideas sobre cómo pudo haber sido LUCA y cómo evolucionó el árbol de la vida.
Hipótesis del ancestro termófilo quimiosintético
En 1871, Charles Darwin sugirió que la vida pudo haber comenzado en un charco de agua tibia. Hoy en día, la idea de un ancestro que vivía en ambientes calientes (termófilo) es muy popular. Hay dos ideas principales que apoyan esto:
- 1.- La teoría quimiosintética de Oparin y Haldane (1924) sugería que la vida se originó en un "caldo primigenio" con una atmósfera especial, usando energía del sol, tormentas y volcanes. El experimento de Miller y Urey (1952) apoyó esto al crear compuestos orgánicos en condiciones similares. Sin embargo, esta idea ha perdido fuerza porque ahora se cree que la atmósfera original de la Tierra era diferente.
- 2.- La teoría del mundo de hierro-sulfuro de Günter Wächtershäuser (1988) propone que LUCA era un microorganismo hipertermófilo (que vive en temperaturas muy altas) y quimiosintético (que obtiene energía de reacciones químicas), similar a las arqueas. Habría vivido en ambientes con agua líquida, pH neutro, mucha sal y alta presión, donde los gases volcánicos se mezclaban con el agua en la superficie de minerales como la pirita. Wächtershäuser logró crear aminoácidos en el laboratorio bajo estas condiciones.
Los estudios genéticos apoyan la idea de un ancestro termófilo. Las fuentes hidrotermales volcánicas en el fondo del océano pudieron haber sido lugares ideales para el origen de la vida, ya que permiten un metabolismo que usa químicos y gradientes de energía para crear aminoácidos sin necesidad de enzimas.
La respiración de LUCA debió ser anaerobia (sin oxígeno), porque en esa época no había mucho oxígeno en la atmósfera. Se cree que LUCA pudo haber usado sulfato, azufre o nitrato para respirar.
Muchos estudios sugieren que LUCA era un microorganismo con una estructura compleja, similar a una arquea. Probablemente era de una sola membrana, hipertermófilo, acidófilo (que vive en ambientes ácidos), anaerobio y quimilitoautótrofo (que obtiene energía de químicos inorgánicos y usa CO2). Se piensa que LUCA se dividió en bacterias (que desarrollaron una pared protectora) y arqueas (que se adaptaron a ambientes muy ácidos).
Hipótesis de la bacteria monodérmica
Según Radhey Gupta, el organismo precursor de LUCA fue una bacteria Gram positiva, que tiene una sola membrana. De ella habrían evolucionado las bacterias con dos membranas (Gram negativas) y las arqueas, como una forma de adaptarse a la presencia de antibióticos producidos por algunas bacterias Gram positivas. Esta idea se basa en la evolución de la estructura celular y en estudios de proteínas.
Investigaciones más recientes (2015) han encontrado que los procariotas más antiguos, como arqueas y bacterias termófilas, suelen tener una sola membrana celular, lo que apoya esta hipótesis.
Hipótesis del progenote
Carl Woese propuso que el organismo ancestral fue un "progenote", que era menos complejo que cualquier procariota actual. Este precursor podría haber existido antes de la evolución del ADN, en un mundo donde el ARN era el material genético principal. Basándose en estudios genéticos, Woese concluyó que hay tres grandes grupos que descienden del progenote: Archaea, Bacteria y Eucarya, formando el sistema de los tres dominios.
Otros científicos están de acuerdo con la existencia del progenote, pero lo ven como un ancestro de LUCA, no como LUCA mismo. En este sentido, LUCA sería un organismo procariota ya completamente desarrollado. La idea de un ancestro de ARN es probable, pero difícil de demostrar.
Hipótesis de la bacteria fotosintética
Thomas Cavalier-Smith sugiere que LUCA fue una bacteria fotosintética que no producía oxígeno (Negibacteria o Gram negativa). Habría tenido las características básicas de una bacteria Gram negativa, como una doble membrana, un genoma grande y una pared celular. Su metabolismo fotosintético sería similar al de las bacterias verdes no sulfurosas actuales. Las bacterias Gram positivas habrían aparecido después al perder la membrana externa, y de ellas derivarían las arqueas y los eucariotas.
Esta idea es compatible con teorías sobre el origen de la vida que dicen que se formaron "protocélulas" con una estructura de doble membrana similar a las bacterias Gram negativas. Sin embargo, el problema principal es que no hay estudios genéticos que apoyen la idea de una bacteria fotosintética como ancestro universal.
Véase también
En inglés: Common descent Facts for Kids
