Los microbios antiguos que prosperan en algunos de los entornos más extremos del mundo, –los respiraderos volcánicos submarinos– y los humanos modernos tienen más en común de lo que parece.
Ambos respiran y conservan energía utilizando un mecanismo molecular similar, que se ha adaptado a las cambiantes condiciones ambientales durante miles de millones de años.
Los hallazgos, publicados en ‘Cell’ por científicos del ‘Van Andel Research Institute’ (VARI), la Universidad de Georgia (UGA) y la Universidad Estatal de Washington, en Estados Unidos, detallan la estructura de MBH, un complejo molecular involucrado en la respiración microbiana. Las imágenes de resolución casi atómicas son las primeras de MBH y muestran que su estructura es notablemente similar a su contraparte en humanos, Complejo I.
«La naturaleza es realmente buena para encontrar moléculas que funcionen y luego modificarlas y usarlas una y otra vez. Este es un buen ejemplo», dice en un comunicado Michael W.W. Adams, investigador distinguido de UGA y profesor de Georgia, que ha estudiado MBH durante 20 años. «Conocer la estructura de MBH nos proporciona nuevos conocimientos sobre cómo evolucionó el Complejo I y cómo podría funcionar», añade.
Casi toda la vida en la Tierra depende de la respiración, que convierte la energía eléctrica en una forma química utilizable. MBH y el Complejo I son partes importantes de este proceso; sin embargo, hasta ahora, la conexión evolutiva entre ellos no estaba clara. La estructura de MBH también ilustra un mecanismo para transducir energía eléctrica en energía química que es más simple que en el Complejo I.
«La determinación de la estructura de MBH llena algunas piezas importantes que faltan y revelan cómo la vida se ajustó a los cambios radicales en el medio ambiente a lo largo de los milenios –apunta el coautor principal del estudio Huilin Li, profesor en el Centro de Epigenética de VARI–. Esto resuelve un misterio fundamental y de larga duración en biología».
MBH es considerado como un sistema respiratorio antiguo porque se aisló de ‘Pyrococcus furiosus’, un microbio que crece mejor en agua hirviendo y que durante miles de millones de años ha tenido su hogar en los respiraderos marinos volcánicos. Este ambiente inhóspito, con su mezcla nociva de gases y temperaturas extremas, es similar a las condiciones atmosféricas presentes en un planeta mucho más joven y mucho más volátil.
Aunque muchos aspectos de los dos complejos son similares, el Complejo I cuenta con varios bucles adicionales que le permiten interactuar con más moléculas que MBH, una adaptación que probablemente surgió junto con un cambio en la composición atmosférica de la Tierra.
«Es sorprendente ver estos dos sistemas relacionados de forma remota reorganizar sus elementos compartidos para adaptarse a sus diferentes condiciones de vida», dice Hongjun Yu, primer autor del estudio y científico investigador en el laboratorio de Li. «Parece que la naturaleza está jugando con sus propios bloques de construcción», destaca.
Las diferencias también se reflejan en sus metabolismos; los humanos inhalan oxígeno y exhalan dióxido de carbono, una conversión ayudada por el Complejo I, mientras que ‘P. Furiosus’ usa MBH para expulsar hidrógeno, posiblemente abriendo el potencial para su uso como fuente de energía limpia.
MBH se visualizó utilizando el potente microscopio crioelectrónico Titan Krios de VARI (cryo-EM), que es capaz de generar imágenes de moléculas de 1/100 del ancho de un cabello humano. El Krios es uno de algo menos de 120 de estos microscopios existentes en el mundo.
Fuente: europapress.es