La ATP sintasa es omnipresente a lo largo de la vida en la tierra y, por lo tanto, probablemente evolucionó dentro del último ancestro común universal (LUCA) antes de que ese linaje se diversificara en los diversos reinos de la vida.
Se sugiere que los dominios funcionales que comprenden el complejo ATP Sintasa se improvisaron a partir de subunidades preexistentes, cada una con una actividad relacionada (p. ej., la unión de un motor de protones con una ADN helicasa con actividad ATPasa), lo que parece razonable, aunque un poco vago en los detalles.
El hecho de que surgiera una ATP sintasa primitiva en primer lugar sugiere que el ATP ya tenía un papel central en el metabolismo celular y, por lo tanto, plantea la pregunta: ¿qué precedió a la ATP sintasa en el papel de generar ATP en la célula LUCA?
Hay procesos metabólicos en los que se sintetiza ATP sin la participación de la ATP sintasa. Los mejores ejemplos son, de hecho, dos pasos en la vía glucolítica , catalizada por la fosfoglicerato quinasa y la piruvato quinasa. Por eso, en ausencia de cualquier metabolismo aeróbico, muchos organismos (como la levadura, por ejemplo) pueden crecer muy bien, produciendo dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa que se metaboliza.
Presumiblemente, este proceso es lo que permitió que el ATP obtuviera su papel central en el metabolismo energético sin necesidad de una ATP sintasa.
No sabemos mucho sobre la evolución temprana de la vida. Sin embargo, se cree que las moléculas energéticas (análogas al ATP) pueden haber evolucionado antes que todo lo demás. Estas moléculas energéticas pueden haber impulsado diferentes reacciones metabólicas (que no necesitan ser catalizadas por grandes enzimas proteicas). Además, se cree que las formas de vida primitivas habrían utilizado los gradientes químicos naturales para obtener energía.
Puedes echarle un vistazo a este artículo . Pego la lista de referencias/menciones de lectura recomendada en este artículo para que pueda buscarlas individualmente, incluso si este artículo ya no está accesible.
- Allen, JF La función de los genomas en los orgánulos bioenergéticos. Philosophical Transactions of the Royal Society of London B: Biological Sciences 358, 19–37 (2003)
- Efremov, RG, Baradaran, R. & Sazanov, L. La arquitectura del complejo respiratorio I. Nature 465, 441–445 (2010) doi:10.1038/nature09066
- Lane, N., Allen, JF y Martin, W. ¿Cómo se ganaba la vida LUCA? La quimiosmosis en el origen de la vida. Bioessays 32, 271–280 (2010) doi:10.1002/bies.200900131
- Lane, N. & Martin, W. La energía de la complejidad del genoma. Nature 467, 929-934 (2010)
- Martin, W. & Russell, M. Sobre el origen de la bioquímica en un respiradero hidrotermal alcalino. Transacciones filosóficas de la Royal Society of London B: Biological Sciences 362, 1887–1925 (2007)
- Mitchell, P. Acoplamiento de la fosforilación a la transferencia de electrones e hidrógeno mediante un mecanismo de tipo quimioosmótico. Nature 191, 144–148 (1961) doi:10.1038/191144a0
- Orgel, L. ¿Habla en serio, Dr. Mitchell? Nature 402, 17 (1999) doi:10.1038/46903
- Russell, MJ Primera vida. American Scientist 94, 32–39 (2006)
- Silverstein, T. La proporción mitocondrial de fosfato a oxígeno no es un número entero. Educación en bioquímica y biología molecular 33, 416–417 (2005)
David