Científicos 'resucitan' enzima de hace 3.200 millones de años para entender los orígenes de la vida

La investigación, publicada el 22 de enero de 2026 en la revista científica Nature Communications, representa un avance significativo en la comprensión de los orígenes de la vida en nuestro planeta y potencialmente en otros cuerpos celestes.

Los científicos se centraron en la nitrogenasa, una enzima crucial para el proceso que convierte el nitrógeno atmosférico en una forma utilizable por los organismos vivos. "Elegimos una enzima que realmente marcó el tono de la vida en este planeta y luego interrogamos su historia", explicó la profesora Betül Kaçar de la Universidad de Wisconsin-Madison, directora del proyecto MUSE (Metal Utilization and Selection across Eons) financiado por la NASA y autora correspondiente del estudio, según informa Sci.News.

"Sin nitrogenasa, no existiría la vida tal como la conocemos", añadió Kaçar. El nitrógeno es fundamental para todos los seres vivos, pero a pesar de ser abundante en la atmósfera, no es directamente accesible para la mayoría de los organismos.

Históricamente, los científicos han dependido de evidencias encontradas en el registro geológico para construir nuestra comprensión de la vida pasada en la Tierra. Sin embargo, las muestras significativas de fósiles y rocas son raras. El equipo de Kaçar ve la biología sintética como una forma de complementar este importante trabajo, llenando los vacíos mediante la creación de reconstrucciones tangibles de enzimas antiguas, introduciéndolas en microbios y estudiándolas en un laboratorio moderno.

"Hace tres mil millones de años, la Tierra era vastamente diferente de lo que vemos hoy", señaló Holly Rucker, candidata a doctorado de la Universidad de Wisconsin-Madison, según Sci.News. "Antes del Gran Evento de Oxidación, la atmósfera contenía más dióxido de carbono y metano, y la vida consistía principalmente en microbios anaeróbicos. Poder entender cómo estos microbios accedían a un nutriente tan vital como el nitrógeno ofrece una imagen más nítida de cómo la vida persistió y evolucionó en el período de tiempo antes de que los organismos dependientes del oxígeno comenzaran a remodelar el planeta".

El equipo de investigación, que incluye a los bioquímicos Lance Seefeldt y Derek Harris de la Universidad Estatal de Utah (USU), utilizó biología sintética para reconstruir versiones ancestrales de la nitrogenasa moderna. "Nuestro papel en el estudio fue caracterizar una biblioteca de genes de nitrogenasa ancestrales reconstruidos sintéticamente", explicó Harris, según la USU. "Bajo condiciones controladas de laboratorio, medimos el fraccionamiento de isótopos de nitrógeno en la biomasa celular de las cepas modificadas".

Los investigadores descubrieron que, aunque las enzimas nitrogenasa antiguas tienen secuencias de ADN diferentes a las versiones modernas, el mecanismo que controla la firma isotópica preservada en el registro rocoso ha permanecido igual. "Resulta que sí, al menos para la nitrogenasa. Las firmas que vemos en el pasado antiguo son las mismas que vemos hoy, lo que también nos dice más sobre la enzima misma", indicó Rucker.

Seefeldt, profesor y jefe del Departamento de Química y Bioquímica de la USU, quien ha estudiado la estructura y función de las nitrogenasas durante más de tres décadas, afirma que poder reconstruir nitrogenasas antiguas representa un avance en la comprensión de los orígenes de la vida en la Tierra, así como en otros planetas.

"Hasta ahora, la ciencia ha dependido de rocas antiguas y fósiles para estudiar la vida temprana", dijo Seefeldt. "Nuestro planeta era vastamente diferente hace miles de millones de años. Los microbios modernos acceden a fuentes atmosféricas de nitrógeno a través de nitrogenasas, que son solo una familia de enzimas. El estudio de enzimas fosilizadas asume que las enzimas antiguas producían las mismas firmas isotópicas que las enzimas modernas".

Las nitrogenasas reconstruidas, según Seefeldt, ofrecen a los investigadores una nueva ventana a cómo era la Tierra y su atmósfera hace eones. "Comprender las nitrogenasas, tanto antiguas como modernas, es fundamental para ayudarnos a abordar los desafíos agrícolas actuales en un clima cambiante, incluidas las áreas en riesgo de hambruna debido a la sequía y la falta de acceso a fertilizantes comerciales", explicó.

Además, Seefeldt, quien ha colaborado en otros proyectos financiados por la NASA, señala que la investigación impulsa los esfuerzos para explorar cómo cultivar alimentos en el espacio y en Marte.

"Como astrobiólogos, dependemos de la comprensión de nuestro planeta para entender la vida en el Universo", dijo la profesora Kaçar. "La búsqueda de vida comienza aquí en casa, y nuestro hogar tiene 4.000 millones de años. Así que necesitamos entender nuestro propio pasado. Necesitamos entender la vida antes de nosotros, si queremos entender la vida después de nosotros y la vida en otros lugares".

En un estudio relacionado pero separado, un equipo de geólogos liderado por Cees Passchier de la Universidad Johannes Gutenberg Mainz descubrió lo que parecían ser pequeñas madrigueras en mármol y piedra caliza en los desiertos de Namibia, Omán y Arabia Saudita. La investigación, publicada en Geomicrobiology Journal y reportada por Popular Mechanics, encontró material biológico dentro de estas estructuras, sugiriendo que fueron creadas por algún tipo de microorganismo antiguo.

Los investigadores determinaron que estas madrigueras probablemente fueron formadas por colonias de microbios, ya que eran demasiado anchas para haber sido hechas por un solo organismo a la vez y mostraban anillos de crecimiento. El polvo de carbonato de calcio encontrado en los túneles también es una excreción común de microbios que viven en estos tipos de rocas.

"Como ningún mecanismo conocido de meteorización química o física puede explicar este fenómeno con las observaciones microestructurales y geoquímicas presentadas aquí, y las micro-madrigueras se forman dentro de la roca huésped, sugerimos que son de origen biológico", indicaron Passchier y sus colegas en su estudio.

Ambas investigaciones subrayan la importancia de comprender la vida microbiana primitiva para desentrañar los misterios de cómo surgió y evolucionó la vida en la Tierra, así como para buscar señales de vida en otros planetas.