Investigadores del I2SysBio proponen un método de inteligencia artificial para investigar el origen de la vida, rastreando la evolución desde el último ancestro común universal hasta sus raíces prebióticas.
Juli Peretó y Pablo Carbonell, destacados investigadores del Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), que es un centro mixto entre la Universitat de València (UV) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han propuesto una innovadora estrategia para investigar el camino que va desde el último ancestro común universal (LUCA) hasta el origen de la vida. Este estudio, publicado en la revista Philosophical Transactions de la Royal Society británica, utiliza un enfoque conocido como metabolismo generativo. Esta metodología de biología sintética se apoya en algoritmos de inteligencia artificial para proyectar las capacidades metabólicas de LUCA hacia épocas pasadas.
La genética ofrece la posibilidad de realizar un viaje temporal a través del análisis y comparación de genomas. La relación entre los genomas de diferentes especies permite deducir cuán reciente o antiguo es su último ancestro común (LAC). A medida que se secuencian más genomas, se ha podido establecer el concepto de LUCA, que representa al antepasado común de todos los seres vivos, desde las bacterias más simples hasta los mamíferos más complejos. Se estima que LUCA existió hace aproximadamente 4.200 millones de años, lo que indica que el origen de la vida tuvo lugar en un intervalo de 400 millones de años tras la formación del planeta hace unos 4.600 millones de años.
Uno de los grandes desafíos en el estudio de la evolución primitiva es comprender cómo se produjo la transición desde la química prebiótica —en un entorno planetario muy distinto al actual— hacia los metabolismos rudimentarios que permitieron la aparición de los primeros microorganismos. Hasta ahora, las aproximaciones ascendentes (de la química a la biología) y descendentes (desde la diversidad metabólica contemporánea hasta LUCA) no han logrado cerrar esta brecha entre el mundo prebiótico y LUCA.
Sin embargo, Carbonell y Peretó subrayan que es posible rastrear la evolución enzimática a través del árbol filogenético hacia LUCA, mapeando así los genes ancestrales que probablemente poseía este organismo y sus correspondientes grupos de reacciones codificadas. Para explorar el tiempo transcurrido entre el origen de la vida y LUCA, su investigación recurre al metabolismo generativo, un proceso que permite construir estructuras complejas a partir de moléculas precursoras más simples.
Este método actúa como un detective molecular, facilitando el rastreo de formas primitivas de vida en ausencia de fósiles. Según Carbonell, “el éxito del metabolismo generativo está bien documentado en biología sintética e ingeniería metabólica”. Peretó añade que “la novedad radica en aplicar estas técnicas a uno de los problemas fundamentales: cómo emergió el metabolismo complejo en LUCA”.
El trabajo sostiene que los modelos basados en metabolismo generativo ofrecen una prometedora vía para investigar la evolución enzimática dentro de un espacio metabólico ampliado. Este espacio incluye tanto reacciones metabólicas conocidas como aquellas hipotéticas bajo determinadas condiciones ambientales. “Al entender esta gama completa de reacciones posibles, podemos formular hipótesis más precisas sobre los orígenes mismos de la vida”, concluyen los investigadores.
De acuerdo con sus hallazgos, las metodologías derivadas del metabolismo generativo sugieren que los grupos actuales de reacciones metabólicas pueden ser retrocedidos hasta las reacciones prebióticas ocurridas en la Tierra primitiva, vinculándose así con los inicios del desarrollo biológico.