Hispanopedia WikiSe propone que el primer ancestro común universal ( FUCA ) fue una entidad no celular que constituyó el organismo más antiguo con un código genético capaz de realizar la traducción biológica de moléculas de ARN a la formación de proteínas mediante la síntesis de péptidos . [ 1 ] [ 2 ] Sus descendientes incluirían al último ancestro común universal (LUCA) y, por lo tanto, a todas las células modernas. [ 1 ] [ 3 ] FUCA también sería el ancestro de antiguos linajes hermanos de LUCA sin descendientes modernos directos, pero que podrían haber transferido material genético horizontalmente a los genomas de los primeros descendientes de LUCA. [ 3 ]
Se cree que FUCA estaba compuesto de progenotes , sistemas biológicos antiguos 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 que contenía cientos de genes agrupados en varias familias de genes . [ 1 ]
Orígenes
Mucho antes de que apareciera la biología compartimentalizada como FUCA, se hipotetiza que la vida surgió a través de la organización de una era precelular en el mundo del ARN . [ 4 ] En esta era, las moléculas de ARN autorreplicantes habrían almacenado información genética y catalizado reacciones químicas. La maquinaria de traducción y el código genético están presentes universalmente en todas las células y virus conocidos, lo que indica un origen único para los sistemas biológicos ( monofilia ). [ 1 ] [ 4 ]
Se cree que FUCA fue el primer organismo capaz de traducción biológica, utilizando moléculas de ARN para convertir información en péptidos y producir proteínas . [ 1 ] Se cree que este primer sistema de traducción se formó al mismo tiempo que un código genético primitivo propenso a errores. [ 1 ] FUCA sería el primer sistema biológico en tener un código genético que dicta el ensamblaje específico de proteínas. [ 2 ]
El desarrollo de FUCA habría sido un proceso gradual inicialmente sin el código genético. [ 1 ] Se hipotetiza que FUCA surgió del ribosoma , un complejo formado por ARN y proteínas [ 1 ] que evolucionó a partir de una maquinaria de ribonucleoproteínas más primitiva . [ 4 ] FUCA apareció cuando surgió por primera vez el centro de peptidiltransferasa primitivo y cuando los replicadores del mundo de ARN pudieron unir aminoácidos en oligopéptidos de cadena corta . [ 1 ]
Los primeros genes de FUCA probablemente codificaban componentes ribosomales, ARNt - aminoaciltransferasas primitivas y otras proteínas que ayudaban a estabilizar y mantener la traducción biológica. [ 2 ] Estos péptidos aleatorios podrían haberse unido a los polímeros de ácido nucleico de cadena simple , lo que aumentó su estabilidad y la robustez del sistema, uniéndose a otras moléculas estabilizadoras. [ 1 ] Cuando FUCA maduró, su código genético quedó completamente establecido. [ 1 ]
Se ha propuesto que FUCA estaba compuesto por una población de sistemas abiertos, que intercambiaban componentes e información con el entorno, y una población de ribonucleoproteínas autorreplicantes . [ 4 ] La era de los progenotes comenzó cuando llegaron estos sistemas de interacción. [ 4 ] Estos sistemas alcanzaron la madurez cuando los procesos de autoorganización dieron lugar a la aparición de un código genético. [ 4 ] Este código genético fue, por primera vez, capaz de organizar una interacción ordenada entre ácidos nucleicos y proteínas mediante la formación de un lenguaje biológico. [ 4 ] Esto provocó que los sistemas abiertos precelulares comenzaran a acumular información y a autoorganizarse, produciendo los primeros genomas mediante el ensamblaje de vías bioquímicas . [ 4 ] Las vías probablemente aparecieron en diferentes poblaciones de progenotes que evolucionaron independientemente. [ 4 ]
Progenotes
Los progenotes (también llamados ribocitos o ribocélulas) [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] son sistemas biológicos abiertos o semiabiertos capaces de intercambiar intensamente información genética, antes de la existencia de las células y LUCA . [ 5 ] [ 4 ] El término progenote fue acuñado por Carl Woese en 1977, [ 5 ] aproximadamente cuando introdujo el concepto de los tres dominios de la vida (bacterias, arqueas y eucariotas ). Woese también propuso que cada dominio se originó a partir de un progenote diferente. [ 4 ] [ 10 ] El significado de progenote cambió con el tiempo, cuando en la década de 1980, Doolittle y Darnell usaron el término para referirse al ancestro único de los tres dominios de la vida, [ 11 ] ahora conocido como el último ancestro común universal (LUCA). [ 12 ]
Los términos ribocitos y ribocélulas se refieren a los progenotes como formas tempranas de ribosomas (protorribosomas) , organismos celulares primitivos hipotéticos con ARN autorreplicante [ 8 ] [ 9 ] 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 en lugar de ADN como molécula de información . [ 7 ]
La evolución del ribosoma desde los ribocitos ancestrales, los sistemas y la maquinaria de ARN autorreplicante , hasta su forma actual como máquina de traducción, puede haber sido la presión selectiva para incorporar proteínas a los mecanismos de autorreplicación del ribosoma, lo que aumentaría su capacidad de autorreplicación. [ 6 ] [ 13 ] Se cree que el ARN ribosómico surgió antes que las células o los virus, durante la época en que existían los progenotes. [ 4 ]
Los progenotes formaban parte de FUCA y descendían de FUCA. [ 4 ] Se cree que FUCA organizó la transición de los sistemas biológicos iniciales a los progenotes maduros. [ 4 ] Los progenotes fueron las formas dominantes durante la era de los progenotes, cuando se originaron y ensamblaron los sistemas biológicos. [ 4 ] La era de los progenotes habría ocurrido después de las eras prebióticas del mundo del ARN y del mundo de los péptidos , pero antes del surgimiento y la presencia de organismos y sistemas biológicos maduros como virus , bacterias y arqueas . [ 4 ]
Las poblaciones de progenotes más exitosas fueron probablemente aquellas capaces de unirse y procesar carbohidratos , aminoácidos y otros metabolitos intermedios y cofactores . [ 4 ] En los progenotes, no existía una compartimentalización completa por membranas y la traducción de proteínas no era precisa. No todos los progenotes tenían un metabolismo completo por sí mismos; diferentes pasos metabólicos ocurrían en diferentes progenotes. Por lo tanto, se supone que existía una comunidad de subsistemas interactuantes que comenzaron a cooperar colectivamente y que finalmente culminaron en el LUCA. [ 7 ]
Ribocitos y virus
En la hipótesis del eocitos, que vincula a los parientes arqueales conocidos más cercanos de los eucariotas (eocitos aqueales), el organismo en la raíz del linaje de los eocitos podría haber sido un ribocitos del mundo del ARN. Para el ADN celular y los sistemas de procesamiento del ADN, se ha propuesto un escenario "a partir del virus". En este modelo, el ADN, como principal material de información genética, podría haber evolucionado primero en los virus y posteriormente haberse transferido a los ribocitos en dos ocasiones: una vez transformándolos en bacterias y otra vez transformándolos en arqueas. [ 9 ]
De manera similar, en la eucariogénesis viral , una hipótesis que postula que los eucariotas evolucionaron a partir de un virus de ADN , los ribocitos podrían haber sido un huésped ancestral para un virus de ADN. [ 14 ] Debido a que los ribocitos utilizaban ARN para almacenar su información genética, [ 14 ] los virus podrían haber utilizado inicialmente ADN como una forma de resistir las enzimas degradadoras de ARN presentes en las ribocélulas del huésped. La introducción de un sistema basado en ADN podría haber sido tan significativa para las protocélulas como las posteriores adiciones de cloroplastos o mitocondrias mediante endosimbiosis en las células eucariotas en evolución. En esta hipótesis, las bacterias , las arqueas y los eucariotas obtuvieron cada uno su sistema de información de ADN de un virus diferente. [ 15 ]
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 pero antes de LUCA. [ 4 ]
Véase también
Referencias
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Prosdocimi, Francisco; José, Marco V.; de Farias, Sávio Torres (2019), "El Primer Ancestro Común Universal (FUCA) como el Ancestro más Antiguo del Linaje de LUCA (Último UCA)" , en Pontarotti, Pierre (ed.), Evolución, Origen de la Vida, Conceptos y Métodos , Cham: Springer International Publishing, pp. 43–54 , doi : 10.1007/978-3-030-30363-1_3 , ISBN 978-3-030-30363-1, S2CID 199534387 , archivado del original el 29-06-2022 , recuperado el 02-11-2023
- 1 2 3 Prosdocimi, Francisco; Farias, Farias (2020). De FUCA a LUCA: un análisis teórico sobre el origen común de las familias de genes . doi : 10.31080/ASMI.2020.03.0494 (inactivo el 12 de julio de 2025) . Recuperado el 2 de noviembre de 2023 .
{{cite book}}: CS1 maint: DOI inactivo desde julio de 2025 ( enlace ) - 1 2 Harris, Hugh MB; Hill, Colin (2021). "Un lugar para los virus en el árbol de la vida" . Frontiers in Microbiology . 11. doi : 10.3389/fmicb.2020.604048 . ISSN 1664-302X . PMC 7840587. PMID 33519747 .
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 de Farias , Sávio Torres ; Jose , Marco V .; Prosdocimi, Francisco (2021). "¿Es posible que las células hayan tenido más de un origen?" . Bio Systems . 202 104371. Bibcode : 2021BiSys.20204371D . doi : 10.1016/j.biosystems.2021.104371 . ISSN 1872-8324 . PMID 33524470 . Archivado del original el 30-12-2023 . Recuperado el 23-02-2024 .
- 1 2 3 Woese, Carl (1998-06-09). "El ancestro universal" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 95 (12): 6854– 6859. Bibcode : 1998PNAS...95.6854W . doi : 10.1073 / pnas.95.12.6854 . ISSN 0027-8424 . PMC 22660. PMID 9618502 .
- 1 2 3 Lane N (2015). La cuestión vital: energía, evolución y los orígenes de la vida compleja . WW Norton. pág . 77. ISBN 978-0-393-08881-6.
- 1 2 3 José, Marco V.; Rêgo, Thais Gaudêncio; Farias, Sávio Torres de (03/12/2015). «Una propuesta del proteoma ante el último ancestro común universal (LUCA)» . Revista Internacional de Astrobiología . 15 (1): 27– 31. doi : 10.1017/S1473550415000464 . ISSN 1473-5504 .
- 1 2 Yarus M (2002). "Genética primordial: fenotipo del ribocitos". Annual Review of Genetics . 36 : 125–51 . doi : 10.1146/annurev.genet.36.031902.105056 . PMID 12429689 .
- 1 2 3 Forterre P, Krupovic M (2012). "El origen de los viriones y las virocélulas: una revisión de la hipótesis del escape". Virus: agentes esenciales de la vida . págs. 43–60 . doi : 10.1007/978-94-007-4899-6_3 . ISBN 978-94-007-4898-9.
- ↑ Koonin, Eugene V (2014-03-01). " La visión de Carl Woese sobre la evolución celular y los dominios de la vida" . RNA Biology . 11 (3): 197– 204. doi : 10.4161/rna.27673 . ISSN 1547-6286 . PMC 4008548. PMID 24572480 .
- ↑ Doolittle, WF; Darnell, JE (1986-03-01). "Especulaciones sobre el curso temprano de la evolución" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 83 ( 5): 1271– 1275. Bibcode : 1986PNAS...83.1271D . doi : 10.1073/pnas.83.5.1271 . ISSN 1091-6490 . PMC 323057. PMID 2419905 .
- ↑ Weiss, Madeline C.; Preiner, Martina; Xavier, Joana C.; Zimorski, Verena; Martin, William F. (2018-08-16). "El último ancestro común universal entre la química de la Tierra antigua y el inicio de la genética" . PLOS Genetics . 14 (8) e1007518. doi : 10.1371/journal.pgen.1007518 . ISSN 1553-7390 . PMC 6095482. PMID 30114187 .
- ↑ Fox GE (septiembre de 2010). " Origen y evolución del ribosoma" . Cold Spring Harb Perspect Biol . 2 (9) a003483. doi : 10.1101/cshperspect.a003483 . PMC 2926754. PMID 20534711 .
- 1 2 Claverie, Jean-Michel (2006). "Los virus toman el centro de la evolución celular" . Genome Biology . 7 (6): 110. doi : 10.1186 / gb-2006-7-6-110 . PMC 1779534. PMID 16787527 .
- ↑ Forterre, Patrick (marzo de 2006). "Tres células de ARN para linajes ribosomales y tres virus de ADN para replicar sus genomas: una hipótesis para el origen del dominio celular" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 103 (10 ) : 3669–74 . Bibcode : 2006PNAS..103.3669F . doi : 10.1073 / pnas.0510333103 . JSTOR 30048645. PMC 1450140. PMID 16505372 .
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