Ascendencia común

Todas las formas de vida conocidas se basan en la misma organización bioquímica fundamental: información genética codificada en ADN , transcrita en ARN , a través del efecto de enzimas de proteínas y ARN , luego traducida en proteínas por ribosomas (muy similares) , con ATP , NADPH y otros como fuentes de energía. El análisis de pequeñas diferencias de secuencia en sustancias ampliamente compartidas como el citocromo c respalda aún más la descendencia común universal. ^{[ 23 ]} Se encuentran unas 23 proteínas en todos los organismos, que actúan como enzimas que llevan a cabo funciones esenciales como la replicación del ADN. El hecho de que solo exista un conjunto de estas enzimas es evidencia convincente de una única ascendencia. ^{[ 3 ] [ 24 ]} Se han identificado 6331 genes comunes a todos los animales vivos; estos pueden haber surgido de un único ancestro común que vivió hace 650 millones de años en el Precámbrico . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

El código genético (la "tabla de traducción" según la cual la información del ADN se traduce en aminoácidos y, por lo tanto, en proteínas) es prácticamente idéntico para todas las formas de vida conocidas, desde bacterias y arqueas hasta animales y plantas . La universalidad de este código es generalmente considerada por los biólogos como evidencia definitiva a favor de un origen común universal. ^{[ 23 ]}

La forma en que los codones (tripletes de ADN) se asignan a los aminoácidos parece estar altamente optimizada. Richard Egel argumenta que, en particular, las cadenas laterales hidrofóbicas (no polares) están bien organizadas, lo que sugiere que estas permitieron a los primeros organismos crear péptidos con regiones repelentes al agua capaces de sustentar las reacciones esenciales de intercambio de electrones ( redox ) para la transferencia de energía. ^{[ 25 ]}

Las similitudes que carecen de relevancia adaptativa no pueden explicarse mediante la evolución convergente y, por lo tanto, constituyen un apoyo convincente para la descendencia común universal. Esta evidencia proviene de dos áreas: las secuencias de aminoácidos y las secuencias de ADN. Las proteínas con la misma estructura tridimensional no necesariamente tienen secuencias de aminoácidos idénticas; cualquier similitud irrelevante entre las secuencias es evidencia de descendencia común. En ciertos casos, existen varios codones (tripletes de ADN) que codifican de forma redundante el mismo aminoácido. Dado que muchas especies utilizan el mismo codón en la misma posición para especificar un aminoácido que puede estar representado por más de un codón, esto evidencia que comparten un ancestro común reciente. Si las secuencias de aminoácidos hubieran provenido de diferentes ancestros, habrían sido codificadas por cualquiera de los codones redundantes, y dado que los aminoácidos correctos ya habrían estado presentes, la selección natural no habría impulsado ningún cambio en los codones, independientemente del tiempo disponible. La deriva genética podría modificar los codones, pero sería extremadamente improbable que todos los codones redundantes de una secuencia completa coincidieran exactamente en múltiples linajes. De manera similar, las secuencias de nucleótidos compartidas, especialmente cuando estas son aparentemente neutras como el posicionamiento de intrones y pseudogenes , proporcionan una fuerte evidencia de ascendencia común. ^{[ 26 ]}

Los biólogos suelen señalar la universalidad de muchos aspectos de la vida celular como evidencia que respalda la evidencia más convincente mencionada anteriormente. Estas similitudes incluyen el transportador de energía adenosín trifosfato (ATP) y el hecho de que todos los aminoácidos presentes en las proteínas son levógiros . Sin embargo, es posible que estas similitudes se deban a las leyes de la física y la química —en lugar de a una descendencia común universal— y, por lo tanto, hayan dado lugar a una evolución convergente. Por el contrario, existe evidencia de homología de las subunidades centrales de las ATPasas transmembrana en todos los organismos vivos, especialmente en la forma en que los elementos rotatorios se unen a la membrana. Esto apoya la suposición de que un LUCA era un organismo celular, aunque las membranas primordiales podrían haber sido semipermeables y haber evolucionado posteriormente hacia las membranas de las bacterias modernas, y por una segunda vía hacia las de las arqueas modernas también. ^{[ 27 ]}

Otra evidencia importante proviene de árboles filogenéticos detallados (es decir, "árboles genealógicos" de especies) que representan las divisiones propuestas y los ancestros comunes de todas las especies vivas. En 2010, Douglas L. Theobald publicó un análisis estadístico de los datos genéticos disponibles, ^{[ 3 ]} mapeándolos a árboles filogenéticos, que brindó "un sólido respaldo cuantitativo, mediante una prueba formal, a favor de la unidad de la vida". ^{[ 4 ]}

Tradicionalmente, estos árboles se han construido utilizando métodos morfológicos, como la apariencia, la embriología , etc. Recientemente, ha sido posible construirlos utilizando datos moleculares, basándose en similitudes y diferencias entre secuencias genéticas y proteicas. Todos estos métodos producen resultados esencialmente similares, aunque la mayor parte de la variación genética no influye en la morfología externa. Que los árboles filogenéticos basados ​​en diferentes tipos de información coincidan entre sí es una fuerte evidencia de un verdadero origen común subyacente. ^{[ 28 ]}

Theobald señaló que una transferencia horizontal sustancial de genes pudo haber ocurrido durante la evolución temprana. Las bacterias actuales siguen siendo capaces de intercambiar genes entre linajes distantemente relacionados. Esto debilita el supuesto básico del análisis filogenético, según el cual la similitud de los genomas implica un ancestro común, ya que un intercambio genético suficiente permitiría a los linajes compartir gran parte de su genoma, independientemente de si compartieran o no un ancestro (monofilia) . Esto ha generado interrogantes sobre el origen único de la vida. ^{[ 3 ]} Sin embargo, los biólogos consideran muy improbable que protoorganismos completamente no relacionados pudieran haber intercambiado genes, ya que sus diferentes mecanismos de codificación solo habrían dado lugar a sistemas ininteligibles en lugar de sistemas funcionales. Posteriormente, sin embargo, muchos organismos derivados de un único ancestro podrían haber compartido fácilmente genes que funcionaban de la misma manera, y parece que así fue. ^{[ 3 ]}

Si los organismos primitivos hubieran evolucionado de forma convergente hacia una bioquímica similar bajo las mismas condiciones ambientales , podrían haber adquirido secuencias genéticas similares de forma independiente. La "prueba formal" de Theobald fue criticada por Takahiro Yonezawa y sus colegas ^{[ 29 ]} por no considerar la convergencia. Argumentaron que la prueba de Theobald era insuficiente para distinguir entre las hipótesis en competencia. Theobald defendió su método frente a esta afirmación, argumentando que sus pruebas distinguen entre la estructura filogenética y la mera similitud de secuencias. Por lo tanto, Theobald sostuvo que sus resultados demuestran que "las proteínas verdaderamente conservadas universalmente son homólogas ". ^{[ 30 ] [ 31 ]}

Como se mencionó anteriormente, es posible que todos los organismos vivos desciendan de un organismo unicelular original con genoma de ADN , lo que implicaría un único origen de la vida. Si bien tal ancestro común universal pudo haber existido, es improbable que una entidad tan compleja haya surgido espontáneamente de materia inerte; por lo tanto, una célula con genoma de ADN no puede considerarse razonablemente como el origen de la vida. Para comprender el origen de la vida, se ha propuesto que la vida celular basada en ADN descendió de moléculas de ARN autorreplicantes precelulares relativamente simples , capaces de someterse a selección natural . Durante el curso de la evolución, este mundo de ARN fue reemplazado por la aparición evolutiva del mundo de ADN. Aparentemente, ya no existe un mundo de genomas de ARN autorreplicantes independientes (los virus de ARN dependen de células huésped con genomas de ADN). Dado que el mundo de ARN aparentemente ha desaparecido, no está claro cómo se podría aportar evidencia científica para dilucidar si hubo un único evento de origen de la vida del cual descienda toda la vida.