– Muchas proteínas están formadas por estructuras tridimensionales
Pepe Herrera
Desde tiempos antiguos, los seres humanos han intentado responder algunas de las preguntas más fundamentales sobre su existencia: ¿de dónde venimos?, ¿qué somos? y ¿hacia dónde vamos? Estas interrogantes han sido abordadas desde la filosofía, la religión y la cultura, pero también han encontrado respuestas cada vez más profundas en la ciencia. Disciplinas como la biología, la química y la física permiten reconstruir parte de esa historia, mostrando que nuestra existencia es el resultado de una larga cadena de procesos que comenzaron mucho antes de la aparición de los seres humanos.
Comprender ese origen implica mirar hacia atrás en múltiples escalas: desde la historia de nuestra especie y la evolución de los seres vivos, hasta los procesos químicos que dieron lugar a las primeras formas de vida y los eventos cósmicos que hicieron posible la formación del planeta. En este amplio panorama, las proteínas ocupan un lugar central, ya que constituyen una de las bases moleculares de la vida y guardan información clave sobre los mecanismos que permitieron el surgimiento y la evolución de los sistemas biológicos en la Tierra.
Las proteínas no solo son componentes fundamentales de las células, sino también registros de la historia evolutiva. Su estructura, su función y la manera en que se han transformado a lo largo de millones de años permiten a los científicos reconstruir parte del camino que llevó desde las primeras moléculas capaces de organizarse hasta la diversidad de organismos que habitan el planeta en la actualidad.
En este marco científico que busca reconstruir el origen y la evolución de la vida, las proteínas se han convertido en una herramienta clave de investigación. Precisamente sobre este tema se centró la conferencia “Las proteínas y la historia de la vida en la Tierra”, impartida por Claudia Álvarez Carreño, médica egresada de la Facultad de Medicina de la UNAM, doctora en ciencias por el Posgrado en Ciencias Biomédicas de la UNAM y una de las investigadoras mexicanas que ha obtenido una beca posdoctoral otorgada por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) en el área de Astrobiología.
¿Por qué las proteínas son registros vivientes de la evolución? – Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas de aminoácidos que adoptan estructuras tridimensionales específicas. La secuencia de aminoácidos determina cómo se pliega la proteína y, por lo tanto, su función dentro de los organismos. Este plegamiento ocurre debido a diversas interacciones entre los aminoácidos, como el comportamiento hidrofóbico de algunos de ellos, que tienden a agruparse en el interior de la proteína cuando se encuentran en ambientes acuosos como el interior de las células.
La producción de proteínas en las células ocurre mediante los ribosomas, estructuras moleculares que traducen la información genética contenida en el ARN mensajero. Este mecanismo es compartido por todos los seres vivos, lo que refleja un origen común en la historia de la vida.
A lo largo de millones de años, las proteínas han cambiado gradualmente mediante la evolución. Debido a que los genes se transmiten de generación en generación, estas moléculas también conservan rastros de su pasado evolutivo. Al comparar las secuencias y estructuras de proteínas en diferentes organismos, los científicos pueden identificar similitudes que indican ancestros comunes y reconstruir relaciones evolutivas.
“Además, muchas proteínas están formadas por estructuras tridimensionales recurrentes llamadas plegamientos proteicos, que funcionan como bloques de construcción moleculares. A pesar de la enorme diversidad de proteínas en la naturaleza, el número de plegamientos conocidos es relativamente limitado, lo que sugiere que muchas proteínas actuales evolucionaron a partir de estructuras más antiguas que se combinaron y modificaron con el tiempo”, agregó Álvarez Carreño.
Por estas razones, las proteínas no solo cumplen funciones esenciales en las células, sino que también conservan información sobre su origen y transformación a lo largo de miles de millones de años. En su secuencia, estructura y distribución entre los organismos se encuentran registradas pistas importantes sobre la historia evolutiva de la vida en la Tierra.
Origen y evolución de las proteínas – Comprender cómo funcionan las proteínas en los organismos actuales es sólo una parte de la historia. Otra pregunta fundamental es cómo surgieron y evolucionaron estas moléculas a lo largo del tiempo.
La evolución de las proteínas es fundamental para comprender el origen y desarrollo de la vida. Una de las hipótesis más aceptadas propone que las proteínas actuales no surgieron completas desde el inicio, sino que se originaron a partir de pequeños fragmentos de secuencias de aminoácidos, compartió la médica Claudia Álvarez Carreño. Con el tiempo, estos fragmentos se combinaron, duplicaron y reorganizaron mediante distintos mecanismos evolutivos, formando estructuras más grandes y complejas que dieron lugar a las proteínas modernas.
Este modelo explica por qué muchas proteínas comparten regiones similares en su secuencia o estructura, lo que sugiere un origen común a partir de componentes más simples.
El ribosoma como “fósil molecular” para estudiar la evolución – Para investigar estos procesos, los científicos analizan estructuras celulares fundamentales, entre ellas el ribosoma. Esta macromolécula está presente en todos los organismos vivos y es responsable de sintetizar proteínas a partir de la información genética. Incluso las proteínas de los virus dependen del ribosoma de la célula huésped para su producción.
Debido a su conservación a lo largo de miles de millones de años, el ribosoma puede considerarse un “fósil molecular”, ya que permite reconstruir eventos del pasado evolutivo al comparar secuencias entre distintos organismos.
El estudio de las proteínas ribosomales no solo revela su gran antigüedad evolutiva, sino también mecanismos inesperados de cambio estructural. Los investigadores encontraron que, aunque generalmente las proteínas en posiciones similares están evolutivamente relacionadas, existen diferencias inesperadas entre los tres dominios de la vida —Archaea, Bacteria y Eukarya— que pueden explicarse mediante un fenómeno conocido como permutación circular.
“Una permutación circular ocurre cuando el orden de los aminoácidos en una proteína cambia, aunque su estructura tridimensional final se mantenga. Por ejemplo, una secuencia ABCDEF puede reorganizarse como DEFABC. Este fenómeno no se produce mediante un corte directo del gen, sino mediante duplicación genética y reorganización estructural, donde algunas regiones se mantienen mientras que los extremos se reorganizan”, explicó.
Álvarez Carreño, que actualmente es investigadora de la University College London (UCL), señaló que también existen permutaciones circulares imperfectas, en las que solo fragmentos específicos de la secuencia muestran similitud, lo que dificulta reconocer la reorganización evolutiva. Esto sugiere procesos evolutivos más complejos que simples reorganizaciones lineales de genes.
Estos hallazgos indican que la evolución de las proteínas no depende únicamente de pequeñas mutaciones, sino también de cambios estructurales significativos, en los que fragmentos completos se reorganizan y dan lugar a nuevos plegamientos. Este proceso ha sido descrito como “destrucción creativa”, donde una estructura previa pierde parte de su forma original para generar una nueva configuración funcional.
Avances tecnológicos para estudiar la evolución de las proteínas – Sin embargo, reconstruir estas transformaciones evolutivas ha sido históricamente un proceso complejo. Durante mucho tiempo, el estudio de la evolución de los plegamientos proteicos avanzó lentamente, ya que cada proteína debía analizarse de manera individual. Con miles de plegamientos registrados en bases de datos, examinar cada uno podía tomar años, lo que dificultaba comprender patrones generales de evolución y limitaba la posibilidad de identificar relaciones entre estructuras.
La situación cambió radicalmente con el desarrollo de herramientas computacionales capaces de predecir la estructura tridimensional de las proteínas a partir de su secuencia de aminoácidos. Un hito fundamental fue la creación de sistemas de inteligencia artificial como AlphaFold, especialmente su versión AlphaFold 2, que permite predecir con gran precisión cómo se plegará una proteína. Este logro fue reconocido con el Premio Nobel de Química otorgado a los científicos que desarrollaron estas herramientas, subrayando su impacto en la biología molecular.
“Gracias a estas tecnologías, hoy existen bases de datos gigantescas que contienen cientos de millones de estructuras proteicas predichas. Algunos atlas estructurales incluyen más de 700 millones de modelos, lo que permite a los investigadores estudiar la evolución de los plegamientos de manera masiva, superando la limitación de analizar proteína por proteína”, mencionó la médica.
Con esta enorme cantidad de datos, los científicos pueden construir mapas de relaciones entre plegamientos proteicos, conectando estructuras que presentan similitudes. Estos mapas permiten visualizar posibles transformaciones evolutivas y modelar trayectorias de cambios mínimos entre estructuras, lo que ayuda a comprender cómo se acumularon gradualmente las modificaciones evolutivas.
Aunque estos modelos no representan necesariamente el camino exacto que siguió la evolución en la naturaleza, proporcionan herramientas valiosas para explorar rutas evolutivas posibles y permiten entender cómo pequeñas variaciones en la secuencia de aminoácidos pueden generar cambios progresivos en la estructura tridimensional de las proteínas.
La historia de la vida escrita en las proteínas – El estudio de las proteínas permite observar la evolución desde una escala molecular, revelando cómo pequeñas variaciones acumuladas durante miles de millones de años dieron lugar a la diversidad biológica actual. Gracias a herramientas computacionales y bases de datos masivas, los científicos pueden explorar hoy rutas evolutivas que antes resultaban imposibles de analizar.
De esta manera, moléculas presentes en cada célula se convierten en auténticos registros del pasado de la vida en la Tierra. A través de su estructura, su función y su evolución, las proteínas conservan huellas de procesos que comenzaron hace miles de millones de años y que hoy la ciencia empieza a reconstruir con herramientas cada vez más sofisticadas.
Las proteínas y la historia de la vida en la Tierra | JORNADAS 8M – https://www.youtube.com/watch?v=0ReBUvTl8Lw
Información: GlobalUNAM / Imagen: GlobalUNAM
La Voz del Árabe (LVÁ) – VIDA y SALUD – Cd. de México, mayo 6 del 2026
Las declaraciones y opiniones expresadas en esta publicación sitio web en Internet son exclusiva responsabilidad de su autor y no representan necesariamente el punto de vista de La Voz del Árabe.