El silencio y la palabra, una singularidad en el código genético

El código genético es uno de los conceptos más centrales de la biología moderna porque establece la forma en que la información hereditaria se transforma en materia viva. A través de este sistema, las instrucciones almacenadas en el ADN y el ARN se traducen en proteínas, las moléculas que realizan casi todas las funciones dentro de la célula. Durante décadas, el código genético se presentó como un conjunto de reglas claras y estables, en el que cada codón tenía un significado preciso y universal. Esta aparente simplicidad permitió entender cómo pequeñas variaciones en la información genética podían producir cambios en la estructura y función de las proteínas, sentando las bases de la genética, la biotecnología y la medicina molecular. Además, la notable conservación del código genético entre organismos muy distintos reforzó la idea de un origen común de la vida y convirtió a este sistema en uno de los mejores ejemplos de continuidad evolutiva. Sin embargo, esta visión también llevó a pensar que el código genético era rígido e inmutable, una especie de lenguaje perfecto que no admitía ambigüedades. Solo con el paso del tiempo comenzaron a aparecer excepciones que obligaron a cuestionar esa idea y a reconocer que, incluso en los principios más básicos de la biología, existe un margen para la flexibilidad y la adaptación.

En este contexto, el estudio realizado por Shalvarjian y colaboradores representa una singularidad notable dentro de la biología molecular. Publicado en la revista PNAS, este trabajo se centra en la arquea metanogénica Methanosarcina acetivorans y en un fenómeno que desafía la idea clásica de un código genético rígido. Los autores muestran que en este microorganismo el codón UAG, tradicionalmente considerado una señal de parada, puede tener un doble significado funcional: detener la síntesis de una proteína o permitir la incorporación del aminoácido pirrolisina. Lo más llamativo es que esta ambigüedad no está controlada por un mecanismo especializado y estricto, como ocurre en otros casos conocidos, sino que es tolerada y regulada de manera indirecta por la propia fisiología celular. Este hallazgo convierte al estudio en un ejemplo excepcional de cómo la vida puede operar en los márgenes de sus propias reglas, mostrando que la ambigüedad genética no siempre es un error, sino que puede ser una estrategia estable y funcional. En ese sentido, el trabajo de Shalvarjian et al. no solo amplía nuestro conocimiento sobre un organismo particular, sino que invita a repensar la naturaleza misma del código genético.

Música

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Cale Alit  -  Persian Santoor - Healing Music For Inspiration & Meditation
8 Bit Universe - Pour Some Sugar On Me [8 Bit Tribute to Def Leppard] 
Soft Cell – Tainted Love

Enlaces

K.E. Shalvarjian,G.L. Chadwick,P.I. Pérez,P.H. Woods,V.J. Orphan, & D.D. Nayak.   (2025). Methanogenic archaea encoding Pyrrolysine maintain ambiguous amber codon usage, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 122 (45) e2517473122.  Disponible en:
https://doi.org/10.1073/pnas.251747312 

Para leer más 

Gong, X., Zhang, H., Shen, Y., & Fu, X. (2023). Update of the Pyrrolysyl-tRNA Synthetase/tRNAPyl Pair and Derivatives for Genetic Code Expansion. Journal of bacteriology, 205(2), e0038522. Disponible en: https://doi.org/10.1128/jb.00385-22 

Li, J., Kang, P.T., Jiang, R. et al. (2023).  Insights into pyrrolysine function from structures of a trimethylamine methyltransferase and its corrinoid protein complex. Commun Biol 6, 54  Disponible en:  https://doi.org/10.1038/s42003-022-04397-3 

D.G. Longstaff, R.C. Larue, J.E. Faust, A. Mahapatra, L. Zhang, K.B. Green-Church, & J.A. Krzycki. (2007). A natural genetic code expansion cassette enables transmissible biosynthesis and genetic encoding of pyrrolysine, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 104 (3) 1021-1026.  Disponible en:

https://doi.org/10.1073/pnas.0610294104 

Lukeš, J., Eliáš, M., Kachale, A., van der Gulik, P. T. S., & Speijer, D. (2025). Natural and artificial variations of the standard genetic code. Current biology : CB, 35(22), R1104–R1126.
Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.09.071 

Pánek, T., Žihala, D., Sokol, M., Derelle, R., Klimeš, V., Hradilová, M., Zadrobílková, E., Susko, E., Roger, A. J., Čepička, I., & Eliáš, M. (2017). Nuclear genetic codes with a different meaning of the UAG and the UAA codon. BMC biology, 15(1), 8.  Disponible en:
https://doi.org/10.1186/s12915-017-0353-y 

Peiter N., Rother M.  (2022).  SECIS-dependent selenocysteine translation in Archaea. Life Science Alliance, 6 (1) e202201676.  Disponible en:  
https://www.life-science-alliance.org/content/lsa/6/1/e202201676.full.pdf

Xian Fu, Dieter Söll & Anastasia Sevostyanova (2018) Challenges of site-specific selenocysteine incorporation into proteins by Escherichia coli , RNA Biology, 15:4-5, 461-470. Disponible en:

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15476286.2018.1440876 

Los hilos ocultos de la vida en las arqueas asgardianas

Durante mucho tiempo, se creyó que el citoesqueleto era una característica exclusiva de las células eucariotas, las fibras que lo constituyen son las responsables de dar forma, sostén y permitir la organización interna a estructuras complejas como el núcleo, las mitocondrias y el aparato de Golgi. En contraste, las células procariotas, es decir las bacterias y arqueas, fueron vistas durante décadas como entidades simples, carentes de compartimentos internos definidos y con una organización estructural aparentemente rudimentaria. Sin embargo, en las últimas décadas, este paradigma ha cambiado de manera radical. Gracias a los avances en la microscopía y la biología molecular, hoy sabemos que los procariotas también poseen un citoesqueleto, aunque más sencillo y diverso, que cumple funciones esenciales para su vida.

El citoesqueleto procariota está formado por filamentos proteicos que recuerdan, tanto en estructura como en función, a las proteínas del citoesqueleto eucariota. Entre los ejemplos más conocidos están la proteína FtsZ, que forma anillos en el sitio de división celular y es homóloga a la tubulina eucariota, y la proteína MreB, que se asemeja a la proteína de eucariotas actina y que contribuye a mantener la forma alargada de muchas bacterias. También existe la proteína Crescentina, que curva la célula y permite morfologías especializadas en ciertos tipos bacterianos. 

Estas proteínas no solo determinan la forma celular, sino que participan activamente en procesos vitales como la segregación del material genético, el posicionamiento de plásmidos, la localización de proteínas de membrana y la coordinación celular durante de la división celular.  Aunque los organismos que pertenecen al grupo de las Bacteria y Archaea son procariotas, ambos presentan diferencias fundamentales que son el reflejo de historias evolutivas separadas y muy distintas. 

Sus membranas celulares difieren en la composición química. También difieren en las estructuras de sus paredes celulares, pero lo más importante y que es el criterio que las separa, son las diferencias que existen en la maquinaria genética y los mecanismos de transcripción y traducción, siendo estos últimos más parecidos a los de los eucariotas en las arqueas. Estas distinciones explican por qué ambos dominios desarrollaron componentes citoesqueléticos distintos y adaptados a sus entornos particulares.  

En arqueas, aunque el estudio del esqueleto celular ha sido más reciente y limitado, se han identificado proteínas homólogas a las actinas y tubulinas eucariotas, además de otras proteína exclusivas de este dominio, lo cual sugiere una diversidad todavía poco explorada. Destacan entre ellos nuestros protagonistas el día de hoy, un grupo conocido como Asgardarchaeota, o arqueas asgardianas, cuyas proteínas del citoesqueleto muestran especialmente un gran parecido con las proteínas eucariotas, lo que aporta pistas sobre el posible origen evolutivo de las células complejas.

Así, el citoesqueleto procariota, lejos de ser un hallazgo anecdótico, representa una revolución en nuestra comprensión de estas diminutas células. Un estudio reciente descubrió que algunas arqueas del grupo de las arqueas asgardianas poseen genes que codifican tubulinas especiales llamadas AtubA y AtubB, muy parecidas a las tubulinas α/β de los eucariotas. Estos hallazgos indican que los microtúbulos podrían haber aparecido antes del origen de los eucariotas y que las arqueas asgardianas representan un vínculo evolutivo clave para comprender cómo surgieron estas complejas estructuras celulares.

En nuestro viaje de hoy activaremos las función de hyperreducción, lo que nos permitirá dar una mirada al mundo nanoscópico de las fibras del esquleto en las arqueas asgardianas y tratar de comprender el significado de estos descubrimientos en el contexto del tema de la evolución de la vida y concretamente del linaje eucariota en nuestro planeta

Artículo original

Wollweber, F., Xu, J., Ponce-Toledo, R. I., Marxer, F., Rodrigues-Oliveira, T., Pössnecker, A., Luo, Z. H., Malit, J. J. L., Kokhanovska, A., Wieczorek, M., Schleper, C., & Pilhofer, M. (2025). Microtubules in Asgard archaea. Cell, 188(9), 2451–2464.e26. Disponible en:

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.02.027 

Música del capítulo

Scott Buckley - This Too Shall Pass 

Symbology Cinematics - Leto in Caladan - Deep DUNE Ambient Music 

All Eight Bits - Don't Worry, Be Happy 8 Bits Remix

Bobby McFerrin - Don't Worry, Be Happy 

Enlaces 

Erickson H. P. (2007). Evolution of the cytoskeleton. BioEssays : news and reviews in molecular, cellular and developmental biology, 29(7), 668–677. Disponible en: https://doi.org/10.1002/bies.20601 

Imachi, H., Nobu, M. K., Nakahara, N., Morono, Y., Ogawara, M., Takaki, Y., ... & Takai, K. (2020). Isolation of an archaeon at the prokaryote–eukaryote interface. Nature, 577(7791), 519–525. Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1916-6

Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). The bacterial cytoskeleton. Microbiology and molecular biology reviews : MMBR, 70(3), 729–754. Diposnible en: https://doi.org/10.1128/MMBR.00017-06 

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https://www.researchgate.net/publication/276071292_Complex_archaea_that_bridge_the_GAP_between_prokaryotes_and_eukaryotes

Rodrigues-Oliveira, T., Wollweber, F., Ponce-Toledo, R.I. et al. Actin cytoskeleton and complex cell architecture in an Asgard archaeon. Nature 613, 332–339 (2023). Disponible en: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y

Zaremba-Niedzwiedzka, K., Caceres, E. F., Saw, J. H., Bäckström, D., Juzokaite, L., Vancaester, E., ... & Ettema, T. J. G. (2017). Asgard archaea illuminate the origin of eukaryotic cellular complexity. Nature, 541(7637), 353–358.  Disponible en:

https://www.researchgate.net/publication/312324762_Asgard_archaea_illuminate_the_origin_of_eukaryotic_cellular_complexity