¿El arsénico fuente de vida?

 Aunque muchos periódicos se apresuraron hoy a publicar como un hecho el hallazgo de que una bacteria crece y se desarrolla con arsénico en vez de fósforo, uno de los elementos centrales en las formas de vida hasta ahora conocidas, la realidad es que aún existe un largo camino por delante para confirmar tal evidencia.

A continuación, un artículo de la revista The Scientist coloca la cuestión en sus términos:

Una extraña bacteria extraída de un lago de agua salada en California puede crecer aparentemente con arsénico en lugar de fósforo en su ADN y en otras biomoléculas mayores. El hallazgo, publicado hoy 2 de diciembre en el sitio web de Science Express pone en duda la creencia largamente aceptada de que el fósforo es absolutamente esencial para la vida, y amplia el rango de ambientes en los cuales los científicos pueden esperar encontrar organismos extraterrestres.

"Esta es una sorpresa", dijo el bioquímico Barry Rosen de la Universidad Internacional de Florida, quien no participó en la investigación. "No sólo para las bacterias sino para la vida en general, el arsénico es uno de los pocos elementos que es considerado sólo tóxico y sin ningún rol en el metabolismo".

Es "una maldita sorpresa", agregó el ecologista James Elster, de la Universidad Estatal de Arizona, quien tampoco participó en el estudio. "He pasado mi carrera estudiando los límites del fósforo, cómo lo utilizan los organismos y cómo los ácidos nucleicos siempre tienen fósforo en ellos y ahora aparece esta excepción. Esto es realmente un misterio".

El arsénico está exactamente debajo del fósforo en la Tabla Periódica y por ello tienen muchas propiedades químicas similares. En contraste con las relativamente estables bases moleculares del fósforo, los componentes del arsénico son relativamente inestables. Mientras que los componentes del fósforo toman años, décadas o incluso milenios en descomponerse, la tasa de hidrólisis de los componentes del arsénico se mide usualmente en minutos o segundos.

De hecho, su similitud con el fósforo y su inestabilidad explican parcialmente por qué el arsénico es tan tóxico. El cuerpo puede no estar preparado para distinguir entre el fosfato --la más común forma de fósforo en el organismo-- y su equivalente arsénico, el arsenate.

Como resultado de esto, los científicos sospechan  que el arsenate puede ser incorporado en las moléculas  por el mismo camino que normalmente utilizan los fosfatos causando procesos sujetos a fallas si las moléculas de arsenate no son rotas rápidamente o de otro modo no trabajan correctamente.

Pero al menos un organismo parece tener bloqueado este problema. Analizando muestras de sedimento del Lago Mono en California, un lago salado con altas concentraciones de arsénico disuelto, la astrobióloga de la Nasa, Felisa Wolfe-Simon, de la inspección Geológica de Estados Unidos, y sus colegas identificaron una bacteria que puede crecer cuando es cultivada con arsénico y con sólo pequeños rastros de fósforo.

En condiciones de alta concentración de arsénico la bacteria no creció tan bien como cuando dispuso de abundante fósforo, pero crece significativamente más que cuando ni arsénico ni fósforo eran provistos.

"Eso me dice que ellas realmente están utilizando el arsénico", dijo Rosen.

Para determinar como utiliza la bacteria el normalmente tóxico elemento, los investigadores proveyeron los cultivos con arsénico radioetiquetado y encontraron en ellos células que contenían proteínas, metabolitos, lípidos y ácidos nucleicos.

Otros análisis del ADN sugirieron que el arsénico puede simplemente estar reemplazando el fósforo en la columna de la molécula átomo por átomo. "El desafío entonces es explicar cómo se concibe que un organismo es capaz de utilizar arsénico en sus moléculas genéticas", dado que ellas se destruyen muy rápido, dijo el astrobiólogo Steven Benner, del Instituto Westheimer de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada, quien no estuvo involucrado en la investigación.

Sugirió que una posibilidad es que en la interacción moléculas aun desconocidas estabilicen las bases de los compuestos de arsénico. Pero primero es necesaria más investigación para confirmar cómo se incorpora el arsénico al ADN y a otras moléculas.

Ellos muestran que el arsénico está en el ADN, pero ellos no muestran que está participando en la columna vertebral en reemplazo del fosfato, dijo Rosen. "Para estar verdaderamente convencido, me gustaría ver en una molécula con arsénico que es activa y funcional".

Si el arsénico está efectivamente sirviendo como sustituto del fósforo bajo ciertas condiciones, el resultado tendrá dramáticas consecuencias, dijo Benner quien participó hoy en un panel de discusión acerca del estudio en la NASA. "Ello anulará un siglo de información acerca del comportamiento comparativo de fosfatos y arsenatos".

Otra cuestión abierta es si esta bacteria está usando o no arsénico en su hábitat natural del Lago Mono, dijo Elser, también miembro del panel de discusión celebrado hoy. Los experimentos demuestran que los microbios son capaces de crecer con arsénico, pero estos son experimentos artificiales de laboratorio.

"El único modo de responder esa cuestión es conseguirla en una situación de campo y utilizar arsénico radioetiquetado bajo más realistas condiciones de campo", dijo.

Los resultados plantean algunas cuestiones obvias acerca de los ambientes químicos que pueden ser capaces de sostener vida y ampliar la investigación hacia ambientes con vida extraterrestre. Adicionalmente, la extrañísima bacteria puede proporcionar algunas soluciones creativas para algunos problemas críticos.

Debido a que el arsénico es un contaminante tóxico muy abundante, los científicos siempre están buscando formas de removerlo del ambiente, dijo Rosen. "Si tuviéramos un organismo artificial que pudiera capturar y acumular el arsénico, sería posible utilizarlo para biorremedicación".


Otra potencial aplicación para un microbio amigo del arsénico es en el reciclado del fósforo, dijo Elser. La agricultura está a punto de quedarse sin fósforo en pocas décadas, dijo, y la bacteria que utilice arsénico en su lugar podría ayudar a conservar ecosistemas vitales.

"Aquellas son sólo aplicaciones de ciencia ficción que surgen en la mente ahora que pensamos que existe un organismo que puede no necesitar realmente el fósforo", Agregó Elser, lo cual es algo que me horroriza decir.