Externalización de aminoácidos energéticamente costosos en el origen de los animales

Por qué esto importa en la vida cotidiana

Cada bocado de comida que ingieres contiene aminoácidos, los bloques constructores de las proteínas. Algunos de ellos tu cuerpo puede sintetizarlos, mientras que otros deben provenir de la dieta y se denominan «aminoácidos esenciales». Este artículo plantea una pregunta aparentemente sencilla con implicaciones importantes: ¿por qué nuestros ancestros animales dejaron de fabricar muchos de estos ingredientes costosos y empezaron a depender del entorno para obtenerlos? La respuesta, sostienen los autores, reside en una profunda reconfiguración evolutiva del presupuesto energético de la vida.

El precio energético oculto de los bloques de construcción de las proteínas

Las células pagan una factura energética cada vez que fabrican un aminoácido. Usando datos bioquímicos detallados, los autores calcularon cuánta energía se necesita para producir cada uno de los 20 aminoácidos estándar bajo diferentes modos metabólicos, desde la fermentación en condiciones de bajo oxígeno hasta la respiración impulsada por oxígeno. Diferenciaron entre costes «directos» (el combustible consumido para sintetizar un aminoácido) y costes de «oportunidad» (la energía adicional que se podría haber obtenido al oxidar los mismos materiales de partida en lugar de convertirlos en aminoácidos). En condiciones que se asemejan al estilo de vida de alta respiración de los animales, los aminoácidos que denominamos esenciales resultaron ser, en conjunto, mucho más caros de fabricar que los no esenciales.

Respirar más oxígeno encarece especialmente algunos aminoácidos

Cuando los autores compararon los 20 aminoácidos ordenados por su coste energético, encontraron un patrón llamativo: casi todos los aminoácidos más baratos son los que los animales aún sintetizan, mientras que casi todos los más caros coinciden con los aminoácidos esenciales que ahora obtenemos de los alimentos. Esta separación se agudizó al modelar una respiración más eficiente basada en oxígeno, característica de las células animales. Bajo alta respiración, la brecha en el coste energético total entre aminoácidos baratos y costosos se amplió de forma dramática. En otras palabras, cuando los entornos ricos en oxígeno se volvieron comunes y las células pudieron extraer más energía de los alimentos, la penalización relativa por fabricar los aminoácidos más caros se disparó, haciéndolos candidatos ideales para la «externalización».

¿Eligió la evolución la externalización o fue azar?

Para evaluar si este patrón podía ser una casualidad, el equipo desarrolló un método probabilístico que llaman prueba de selección de fenotipos combinatoria. Se preguntaron: si escogieras al azar nueve u once aminoácidos para ser «esenciales», ¿con qué frecuencia obtendrías un conjunto cuyo coste energético medio fuera tan alto como el conjunto real en los animales? Simulando todas las combinaciones posibles mostraron que el conjunto real de aminoácidos animales se sitúa en la cola muy cara de la distribución y es extremadamente improbable que surgiera por azar. Esto apoya la idea de que la selección natural, actuando sobre el ahorro energético, influyó en cuáles aminoácidos los animales dejaron de fabricar. También examinaron cuántas reacciones y rutas metabólicas participan para fabricar cada aminoácido (su «pleiotropía»). Los aminoácidos profundamente integrados en muchos procesos fueron menos propensos a ser externalizados, lo que sugiere un compromiso entre ahorrar energía y mantener funciones metabólicas críticas internamente.

De células únicas a animales con proteínas costosas

Los investigadores mapearon luego las rutas de síntesis de aminoácidos en 167 especies, desde parientes unicelulares de los animales hasta diversos grupos animales. Los parientes no animales conservaron en su mayoría la capacidad de fabricar los 20 aminoácidos, mientras que los animales mostraron una pérdida consistente de rutas para el mismo subconjunto costoso. Es importante que los animales no respondieron a esta pérdida evitando esos bloques constructores caros. En cambio, las proteínas animales usan en realidad aminoácidos energéticamente caros con más frecuencia que sus parientes unicelulares. Una vez que la producción se trasladó al entorno—vía la alimentación—la presión evolutiva para minimizar su uso dentro de las proteínas se alivió, permitiendo que los genes animales exploraran una gama más amplia de posibilidades de secuencia sin pagar el coste energético completo.

Una nueva visión sobre cómo surgieron los animales

Para un lector no especializado, el mensaje clave es que el origen de los animales puede no haber sido un accidente fortuito, sino una revolución en la gestión de la energía. A medida que el oxígeno aumentó y las fuentes de alimento se volvieron ricas en aminoácidos, los primeros animales pudieron ahorrar energía sustancial al abandonar los pasos de fabricación más caros e importar esos ingredientes en su lugar. Esa energía liberada pudo haberse redirigido a rasgos distintivos de los animales como el movimiento, la transmisión nerviosa y los tejidos complejos. La familiar división entre aminoácidos «esenciales» y «no esenciales» refleja así un pacto evolutivo profundo: lo que ahora debemos comer son precisamente los aminoácidos que antaño resultaron demasiado costosos para que nuestros ancestros los fabricaran por sí mismos.

Cita: Kasalo, N., Domazet-Lošo, M. & Domazet-Lošo, T. Outsourcing of energetically costly amino acids at the origin of animals. Nat Commun 17, 1921 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68724-6

Palabras clave: aminoácidos esenciales, evolución animal, metabolismo y energía, biosíntesis de proteínas, oxígeno y respiración