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Arsénico: la revolución en la
química de la vida
Javier Flores
La noción que se tiene acerca del arsénico a nivel popular es la de un veneno incompatible con la existencia de los seres vivos, pero al parecer esta idea tendrá que ser corregida, pues un estudio publicado el jueves pasado en la edición en línea de la revista Science muestra que hay al menos una bacteria que puede crecer utilizando este elemento, lo que además puede cambiar por completo nuestras concepciones acerca de la vida.
Antes de los hallazgos de Felisa Wolfe Simon –joven investigadora del Instituto de Astrobiología de la Administración Nacional para la Aeronáutica y el Espacio de Estados Unidos (NASA, por sus siglas en inglés)– y de sus colegas, se entendía que la vida estaba compuesta por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo. La presencia de estos elementos en cualquier región del planeta o fuera de él se ha considerado, por tanto, indicativa de la posibilidad de vida. Pero su trabajo revela que una bacteria natural puede crecer utilizando arsénico en lugar de fósforo, incorporándolo a sus moléculas más importantes, lo que de confirmarse sería una auténtica revolución en la química de la vida.
Es muy interesante observar cómo se realizó este estudio. El trabajo de Wolfe y sus colaboradores se efectuó en un lago situado en la parte este de California, llamado Mono Lake. Este cuerpo de agua presenta condiciones extremas como hipersalinidad, además de elevadas concentraciones de arsénico. En los experimentos se emplearon sedimentos del fondo del lago que sirvieron para preparar los medios de cultivo en los que crecería la bacteria, a los cuales nunca se agregó fósforo. En cambio, gradualmente se fue incrementando la presencia de arsénico (en la forma de arsenato) y, a través de diversas diluciones previas, los autores se aseguraban de eliminar los rastros de fósforo autóctono. En síntesis, se preparó un medio de cultivo rico en arsenato y carente de fosfatos.
La bacteria seleccionada para este estudio es la denominada GFAJ-1, perteneciente a la familia de lasHalomonadaceae (que habitan en ambientes salinos) y se encuentra en el Mono Lake. El crecimiento de una colonia de bacterias en un medio específico muestra que se encuentra a gusto en él, y su capacidad reproductiva (de la que depende su crecimiento) revela que las complejas funciones de las que ésta depende se realizan de forma adecuada. Se realizaron mediciones de la cantidad de arsénico presente en los microbios, así como de las cantidades de fósforo en su interior. Se encontró que los bajos niveles de fósforo presentes no podían explicar el desarrollo bacteriano, al compararlos con grupos control (éstos requieren una cantidad mayor de fósforo que el detectado); en cambio se demostró que el crecimiento de las colonias efectivamente era dependiente de la concentración de arsénico.
Al examinar la distribución de arsénico en el interior de las células se encontró que se hallaba incorporado en una gran variedad de moléculas claves para el funcionamiento bacteriano, al parecer sustituyendo al fósforo, en particular en los ácidos nucleicos (ADN y ARN). Esto es algo realmente notable y sorpresivo, pues es la primera evidencia de que el ADN, la molécula que controla la mayor parte de las funciones celulares, puede construirse con un elemento que nunca había sido considerado. Además, el arsénico se encontró asociado con proteínas, grasas (lípidos) y algunos importantes productos del metabolismo celular, como algunos azúcares, en particular la glucosa, y el ATP (trifosfato de adenosina), la fuente de energía celular por excelencia. Esto cambia por completo todo el conocimiento anterior en la bioquímica, y lleva a pensar que este mecanismo puede ser empleado por algunos seres vivos en el presente y también que pudo haber sido utilizado en ambientes extremos en el pasado, e incluso en otros planetas.
Las reacciones ante estos hallazgos han sido muy diversas. La NASA ha echado las campanas a vuelo afirmando, a través de algunas de sus publicaciones de difusión científica, que a partir de este trabajo será necesario rescribir la definición de la vida en la Tierra. Otros son más cautelosos, como puede leerse en la reseña que hace la revista inglesaNature. Algunos expertos señalan que aún no hay una demostración directa de la incorporación del arsénico en las biomoléculas señaladas, y mucho menos que éstas sean activas y funcionales.
Como sea, el trabajo del grupo que encabeza Felisa Wolf Simon abre un novedoso camino para la investigación bioquímica, y si bien aún no es concluyente, tiene el mérito de hacernos dudar de nuestras certezas y nos obliga a pensar en otras posibilidades para entender los orígenes de la vida en el universo.
http://www.jornada.unam.mx/2010/12/07/index.php?section=ciencias&article=a03a1cie
