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El milagro de los manantiales hidrotermales de aguas profundas: ¿Cómo promueve el ciclo de Krebs inverso el origen de la vida en ambientes extremos?
En remotos respiraderos hidrotermales de aguas profundas, el origen de la vida sigue siendo un misterio sin resolver en la comunidad científica. A medida que la investigación se profundiza, los científicos han descubierto que el ciclo de Krebs inverso puede ser una pista importante para comprender cómo se originó la vida temprana en ambientes extremos. Esta información no sólo cambia nuestra comprensión de la evolución de la vida, sino que también proporciona nuevos conocimientos sobre los programas metabólicos de los microorganismos y su impacto en los sistemas de vida de la Tierra.
El ciclo de Krebs inverso es una serie de reacciones químicas que algunas bacterias y arqueas utilizan para convertir el dióxido de carbono y el agua en compuestos de carbono. Aunque este proceso es difícil, revela cómo los organismos utilizan los materiales disponibles en el medio ambiente para obtener recursos para sobrevivir. .
Principios básicos del ciclo de Krebs inverso
El ciclo de Krebs inverso puede considerarse como el proceso inverso del ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs tradicional oxida principalmente los carbohidratos en dióxido de carbono y agua, mientras que el ciclo inverso hace lo contrario, utilizando dióxido de carbono y agua para sintetizar compuestos de carbono. Esta reacción ocurre en ambientes extremos, como respiraderos hidrotermales con alta presión y temperatura, donde ciertas bacterias como Aquificota pueden utilizar hidrógeno, sulfuro o sulfato como donadores de electrones para promover este proceso.
La singularidad de las reacciones químicas
En comparación con el ciclo oxidativo de Krebs, el ciclo de Krebs inverso tiene su propio sistema enzimático especial. Este ciclo requiere tres enzimas específicas, a saber, citrato liasa, ácido piroenoico reductasa y α-cetoglutarato sintasa, que tienen diferencias significativas en las reacciones catalíticas en relación con sus contrapartes oxidativas. En particular, el proceso de reducción del ácido piroenoico requiere el uso de agentes reductores de bajo potencial en lugar del tradicional NADH.
El origen de la vida en condiciones extremas
El ciclo inverso de Krebs no sólo puede proporcionar pistas preliminares sobre la hipótesis de la vida, sino que también desempeña un papel importante en el modelo de reacción bioquímica de la Tierra primitiva. El estudio encontró que ciertos pasos químicos desordenados pueden ocurrir bajo catálisis mineral y fotoquímica, y que los iones metálicos como el hierro ayudan a promover estas reacciones en ambientes ácidos. Esto nos aclara que en el entorno terrestre primitivo que carecía de enzimas biológicas modernas, ¿había todavía otras formas de promover la aparición de reacciones biológicas?
Los científicos creen que el ciclo de Krebs inverso es un modelo eficaz para comprender el proceso del origen de la vida, y muchas reacciones pueden ocurrir en el ambiente de alta presión y alta temperatura de los respiraderos hidrotermales de las profundidades marinas.
Posibles implicaciones para el campo médico
El ciclo de Krebs inverso no sólo es importante en el origen de la vida temprana en la Tierra, sino que estudios recientes han demostrado que también puede estar relacionado con la patología del cáncer, especialmente el melanoma. Las células tumorales alteran las vías metabólicas normales para adaptarse a sus necesidades, y el ciclo inverso de Krebs puede desempeñar un papel en esto, conocido hoy como "efecto Warburg". Esto significa que podemos identificar y atacar las células cancerosas a través de estas adaptaciones metabólicas.
Utilización del ciclo de Krebs inverso por los microorganismos
Se ha demostrado que varios microorganismos, como Thiomicrospira denitrificans, Candidatus Arcobacter y Chlorobaculum tepidum, utilizan el ciclo de Krebs inverso para convertir el dióxido de carbono en compuestos de carbono. Esto no sólo respalda la hipótesis de que se originaron a partir de antiguas bacterias proteicas, sino que también muestra que los organismos que utilizan este ciclo pueden ser mucho más abundantes de lo que se pensaba anteriormente.
Conclusión
El ciclo inverso de Krebs nos proporciona una nueva perspectiva sobre el origen de la vida en ambientes extremos y nos inspira a explorar más misterios del metabolismo celular y microbiano. En esta serie de estudios, no podemos evitar preguntarnos: ¿existen formas de vida que utilizan mecanismos similares en otros rincones del universo?
