Opinión: Restringir la especulación para proteger la integridad de la ciencia
ISTOCK, JUSTINREZNICK Existe una perniciosa tentación en la ciencia de hablar con autoridad sobre temas que están más allá de la exploración y certeza científicas. Esto ha llevado a algunos físicos teóricos a abogar por una teoría “posempírica” forma de ciencia. Esa es la idea de que las teorías no necesitan juzgarse por su capacidad para hacer predicciones nuevas y comprobables sobre el universo observable; en algunos casos, la ausencia de una alternativa plausible es suficiente. Uno podría ser perdonado si ve una situación análoga en biología, específicamente cuando se trata del origen o orígenes de la vida en la Tierra o en otros lugares, y los pasos detrás de los principales eventos evolutivos esencialmente históricos. Por ejemplo, hay informes casi diarios (y comunicados de prensa bastante emocionados) de cómo algunas observaciones científicas argumentan a favor de la plausibilidad de la vida en otros planetas, en otros sistemas solares o en otras galaxias, cuando en realidad, lo que se ha encontrado es uno. …
En un mundo en el que el pensamiento mágico persiste en la cultura popular, como atestiguan la cantidad de figuras públicas prominentes que se pronuncian en contra de la vacunación, abogan por tratamientos naturales no probados para (actualmente) enfermedades médicamente incurables, hacen reclaman una Tierra plana, o abogan por la inserción de huevos de jade para fortalecer los músculos vaginales, existe un serio desafío para la comunidad científica en cuanto a cómo mantener una apreciación por las conclusiones científicas establecidas y transmitir la lógica subyacente de la empresa científica.
Hasta que no se descubran formas de vida no derivadas de LUCA, no sirve a la integridad de la ciencia como fuente de conocimiento confiable especular sobre lo que vino antes de LUCA. más allá de eso.
En el contexto de los estudios del origen de la vida, una clave es reconocer explícitamente las limitaciones bajo las cuales opera la ciencia. En contraste con la cita de Jack Szostak y colegas en un artículo de Nature de 2001, Definir la vida es notoriamente difícil; su misma diversidad resiste los confines de cualquier definición compacta, el verdadero problema es que la diversidad de la vida, tal como la conocemos, es superficial y algo así como una ilusión: conocemos un solo tipo de vida, un organismo original y todos los subsiguientes. organismos derivados de él por varios procesos evolutivos. Además, no podemos examinar este último ancestro común universal o LUCA, aunque no hay duda científica de que A) existió, B) usó ADN para almacenar información, C) la información se expresó en forma de ARN, muchos de los cuales, en a su vez, polipéptidos/proteínas codificados, D) estaba limitado por una membrana lipídica, y F) puede caracterizarse como un sistema de reacción fuera del equilibrio, que ha estado funcionando continuamente durante miles de millones de años y cuyos descendientes están presentes en todas las células vivas desde entonces. (ver mi artículo de 2010 sobre el tema).
LUCA era bastante complejo, con la maquinaria para mantener su estado de desequilibrio, un esquema de codificación específico de nucleótido a polipéptido y la capacidad de llevar a cabo la replicación del ADN, síntesis de ARN regulada por factores de transcripción y síntesis de polipéptidos dirigida por ARN mediada por ribosomas. Podríamos ir un poco más allá y especular que LUCA surgió en un nicho ambiental especial, y dada su naturaleza de membrana, probablemente isoosmótica. La adaptación evolutiva de una pared celular para lidiar con condiciones hipo e hiperosmóticas fue probablemente una innovación temprana (posterior a LUCA) que permitió la propagación y diversificación de protobacterias y protoarqueas a entornos osmóticamente más desafiantes, lo que quizás se condujo en parte a escapar de los depredadores sin paredes, como propone Patrick Forterre del Institut Pasteur.
Pero lo que vino antes y los pasos exactos que condujeron a LUCA son desconocidos. Además, los miles de millones de años que han transcurrido desde el origen de LUCA y la naturaleza activa de los procesos evolutivos que dan como resultado que nuevos genes surjan del ruido y se vuelvan esenciales en los organismos, desde las moscas de la fruta hasta los humanos, combinados con la realidad de las convergencias estructurales o funcionales, el creciente reconocimiento de marcos de lectura abiertos pequeños y alternativos que codifican proteínas funcionalmente diferentes, y la ubicuidad de varias formas de transferencia horizontal de genes, significa que los detalles históricos y sus impulsores evolutivos a menudo son oscuros.
Eugene Koonin en el El Centro Nacional de Información Biotecnológica y sus colegas han especulado sobre un mundo de virus anterior al advenimiento de las células completas, es decir, LUCA. Más recientemente, ha habido cierto entusiasmo por el descubrimiento de varios megavirus y si jugaron un papel en el origen del núcleo eucariota, un evento posterior a LUCA, o si forman un cuarto dominio de la vida) que surgió antes o en paralelo a LUCA. Pero, ¿qué sabemos sobre la historia evolutiva de los Megavirales, dadas las rápidas tasas evolutivas que muestran? Si bien es relativamente fácil señalar cuándo se originaron los dinosaurios y cuándo se extinguieron (la mayoría), establecer líneas de tiempo similares es más difícil con virus y organismos que no dejan un registro fósil físico. En el caso de la familia Megavirales, se ha interpretado que los análisis filogenéticos respaldan los orígenes simples y la posterior complejización, lo que sugiere el comportamiento de un parásito molecular en lugar de un impulsor de los orígenes celulares.
Forterre ha realizado una serie de puntos relacionados con lo que podemos saber sobre LUCA. Por ejemplo, mientras que a los estudiantes a menudo se les presenta un modelo implícito de vida temprana como esencialmente bacteriano o arqueal (procariota), esta historia ignora el hecho de que estos son organismos altamente evolucionados, especializados en nichos ecológicos específicos con genomas aerodinámicos. LUCA bien puede haber sido más complejo de lo que se pensaba anteriormente, pero eso nos dice poco sobre los pasos que conducen a LUCA.
Entonces, ¿qué nos queda? Todos los modelos anteriores a LUCA se basan en química plausible, una idea promovida por el experimento Miller/Urey en 1959 que encontró que pasar corriente eléctrica a través de lo que los científicos supusieron que era una atmósfera terrestre temprana llevó a la generación de una matriz compleja de moléculas orgánicas. , incluidos los precursores de moléculas que se encuentran en los organismos modernos. Estudios más recientes han comenzado a refinar estos escenarios hipotéticos, definiendo entornos para la síntesis de materias primas y luego proteínas, ARN y lípidos más complejos. Estas moléculas se unieron en un entorno presumiblemente estable u oscilante estable para generar sistemas pre-LUCA, ya sea basados en replicadores de tipo mundial de ARN, como ribozimasmoléculas de ARN con actividad enzimática y la capacidad de replicarse a sí mismas o sistemas metabólicos (reacción química fuera del equilibrio), lo que lleva a los sistemas delimitados por membranas. A pesar de todo esto, hasta que se descubran formas de vida no derivadas de LUCA, no sirve a la integridad de la ciencia como fuente de conocimiento confiable especular sobre lo que vino antes de LUCA mucho más allá de eso.
Mike Klymkowsky es biólogo molecular y profesor de biología en la Universidad de Colorado, Boulder.
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