¿Son los mecanismos celulares ideales? ¿Cómo podría rediseñarse la vida con productos químicos más eficientes?

Esto ha sido discutido en círculos de biotecnología, aunque reemplazando la glucosa o el ATP, no tanto.

Pero mejorar la eficiencia de las reacciones bioquímicas básicas, sí. La noción, por ejemplo, “si se pudiera mejorar la fotosíntesis, tendrías capacidades extraordinarias”. Esto es cierto, pero tenga en cuenta que los mecanismos celulares son el resultado final de una larga historia evolutiva, y cosas como el aparato de la fotosíntesis ya son extraordinariamente eficientes. Se han probado muchas otras químicas y lo que tenemos es probablemente la mejor de una variedad inimaginable de posibilidades que han surgido durante miles de millones de años.

Una regla de oro: cuanto más baja sea la función y más generaciones tenga, más difícil será diseñar algo mejor. Por lo tanto, tome, por ejemplo, la enzima RuBisCO central para la fotosíntesis [1], y otros elementos de esa función que son críticos para casi toda la vida en la Tierra. ¿Puedes rediseñar la fotosíntesis mejor? Eso parece muy difícil, pero hoy hay personas que intentan hacer exactamente eso [2]

Pero podemos señalar toda clase de genes y proteínas humanas más recientes en los que podemos ver mejores variaciones. Los seres humanos son “nuevos en la escena” en comparación con los cloroplastos, probablemente una mejor oportunidad de mejorar nuestra función que la de algo optimizado en muchas más generaciones. Porque en los humanos, es mucho más probable que lo hagamos al observar los genes que ya existen en los humanos e identificar los “buenos”, como los genes del rendimiento humano. El gen ACE sería un buen ejemplo de un tipo de variante que confiere una superioridad en la función [3]

Entonces, no, los genes dominantes no son lógicamente “ideales” (por ejemplo, podemos observar mutaciones infrecuentes que son “mejores”, al menos de alguna manera), pero son empíricamente muy buenos. La gente está intentando diseñar “mejor”, algo de lo que solo hemos sido capaces recientemente. Pregunte de nuevo en un siglo, y es probable que tengamos muchas estructuras mejoradas, aunque es un campo en el que tendría que pasar con mucho cuidado. Los peligros de un organismo genéticamente modificado con genes sintéticos que producen fenotipos novedosos significativamente superiores al tipo salvaje; eso podría ser bastante peligroso. EG hierba que es idéntica a la otra hierba, excepto que fotosíntesis mejora un 5%, lo que eliminaría muy rápidamente toda la hierba existente.

Notas a pie de página

[1] RuBisCO – Wikipedia

[2] Mejorando la eficiencia fotosintética

[3] El gen ACE y el rendimiento humano: 12 años después.

editar: respondí esto antes (sin saber la respuesta), y mi profesor de bioquímica nos pidió que justificáramos bioquímicamente por qué nuestra información genética almacena ácidos nucleicos. Sé que esta no es su pregunta, pero encontré un documento titulado “por qué la naturaleza elige los fosfatos” y cubre las ventajas bioquímicas de P no solo en ácidos nucleicos, sino también en ATP, para activar rutas moleculares (quinasas / fosforilasas) etc. Creo que te ayudará a comprender más y a responder parte de tu pregunta. Podría resumir el artículo aquí, pero está escrito de una manera muy directa y creo que es mejor si lo lees todo (son solo 5 páginas). ¡Aclamaciones!

1 Todo en la tierra está basado en el carbono. No tengo ni idea si fue otro elemento químico, que nos hizo orgánicos “seríamos más eficientes”.

Y estoy de acuerdo en que nuestro sistema de energía podría ser mejor. Quiero decir, ¿sabes por qué respiramos? Solo para que podamos tener una molécula de O2 que actúa como un aceptor de los protones generados en la cadena respiratoria en la mitocondria. Todo eso para que podamos generar ATP. ¿Y por qué comemos? Para que la molécula de glucosa pueda ingresar al ciclo de TCA y donar esos protones (desde NADH) a la cadena de fosforilación oxidativa.

Quiero decir, todo un tracto pulmonar y digestivo, solo para tener protones, aceptores de protones y ATP. ¿Podríamos ser más eficientes? Absolutamente sordo, pero sinceramente, no tengo idea de cómo. (Aunque me encantaría saber si alguien sabe la respuesta, háganmelo saber)

Sé que no respondí esta pregunta, pero tal vez lo que pregunté puede ayudarnos a deducir la respuesta.

Puedo responder esto en parte y esto es lo que tengo que decir …

Por supuesto, los mecanismos celulares no son completamente eficientes, por ejemplo, nuestro material genético b-DNA está presente en la mayoría de las formas de vida de la Tierra … sin embargo, los científicos han encontrado un tipo de ADN que es mucho más eficiente en el empaquetamiento y fabricación de las bases. … este ADN es z-ADN. Muchos investigadores también afirman que si las formas de vida superiores que podrían estar presentes en algún lugar pueden tener tal material genético.

La evolución y la vida son como la tecnología. Siempre hay margen de mejora. La naturaleza selecciona la forma más eficiente posible aunque es muy lenta pero sucede