¿Por qué la mayoría de las reacciones bioquímicas contienen tantos pasos?

No creo que sea posible responder completamente esta pregunta, pero aquí hay un par de puntos en los que pensar:
En la evolución, a menudo se escucha que la gente usa la frase “supervivencia del más apto” cuando sería más apropiado decir “supervivencia del ajuste-suficiente-para-reproducirse”. Esto es cierto no solo de las especies y los individuos, sino también de los procesos biológicos. Puede ser posible diseñar una versión más eficiente de una ruta bioquímica particular, pero si la vía tal como está no impide la capacidad de un organismo para sobrevivir y / o reproducirse, puede no haber suficiente presión evolutiva para que cambie. Esencialmente, la evolución puede detenerse en “lo suficientemente bueno”.
Una digresión sobre la eficiencia biológica en general:
Creo que la eficiencia es más un impulsor de la evolución en procariotas que en eucariotas (que tienen la cascada MAP quinasa y otras vías similares). Los científicos de laboratorio lo ven de primera mano cuando transfectamos bacterias con plásmidos (un pequeño círculo de ADN que está separado del genoma principal y que contiene genes que queremos que expresen las bacterias). Es un procedimiento común incluir un gen de resistencia a los antibióticos en el plásmido (por lo general, un antibiótico que no se usa médicamente, como la kanamicina o el cloranfenicol) y hacer crecer las bacterias en los medios que contienen este antibiótico. Esto es necesario porque si las bacterias no necesitan el plásmido para sobrevivir, lo perderán en unas pocas rondas de división celular: las células que pierden espontáneamente el plásmido durante la división podrán replicarse más eficientemente que las que lo retienen, simplemente porque pasarán menos tiempo y energía copiando ADN. Los seres humanos, en comparación, transportan una gran cantidad de ADN adicional, aunque se ha demostrado que una gran parte de lo que antes se llamaba “ADN basura” tiene alguna función, nuestros genomas son todavía alrededor del 40% de ADN viral. No está claro si alguna de esta secuencia viral (transposón) es realmente útil para nosotros, no creo que haya mucha evidencia de por qué no nos hemos librado de ella todavía, pero puede ser que la presión evolutiva sea demasiado baja y que no es lo suficientemente dañino como para que lo perdamos más rápido de lo que los virus que normalmente nos infectan pueden integrarlo.
Volver a la pregunta:
Entonces nosotros (eucariotas multicelulares) ganamos algo al tener cascadas de señalización de múltiples pasos? Sí, estas cascadas permiten un ajuste fino de la regulación genética. Mientras que algunos genes están regulados de modo que están apagados o encendidos (como un interruptor de luz regular), otros están regulados de forma similar a un atenuador o reóstato. En las cascadas de señalización que involucran más moléculas individuales, hay más oportunidades para la regulación: un aumento en el número de proteínas diferentes involucradas significa que hay un mayor número de sitios potenciales de unión para los reguladores que podrían “subir o bajar el camino”. Además, podría tener más señales actuando a la vez, por ejemplo, una señal “activada” en 5 pasos de la vía puede tener 5 veces el efecto de una señal “activada” que actúa en 1 paso. La regulación de dicha vía podría afinarse aún más, ya que permitiría la integración de señales “conectadas” y “desconectadas” que se reciben al mismo tiempo de fuentes separadas. El ajuste de las respuestas biológicas a las cascadas de señalización es importante en cualquier situación en la que una cantidad insuficiente o excesiva de la cascada sea perjudicial (piense en respuestas inmunitarias).