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“And the winner is”….la bacteria capaz de vivir sin fósforo

2 diciembre, 2010

Mono Lake, California

Ha sido una de las conversaciones del día en ambientes científicos. Se han abierto todo tipo de especulaciones, desde las más racionales a las más disparatadas. Todo ello a raíz de una rueda de prensa convocada por la NASA para exponer “un gran descubrimiento en el mundo de la exobiología”. ¿Un nuevo microorganismo extraterrestre, indicios de vida en Titán, un fósil en Marte…? Las quinielas se han ido rellenando poco a poco.

Finalmente parece ser que la noticia no nos lleva fuera de nuestro planeta sino que está relacionado con el descubrimiento de una forma de vida en la Tierra que rompe moldes. En un lago californiano se ha encontrado un grupo de bacterias que son capaces de vivir sin fósforo. Para los que no estéis familiarizados con la bioquímica de los seres vivos esto quizás no os resulte muy llamativo, pero baste decir que todos los seres vivos descritos hasta la fecha contaban en su química con compuestos formados de la combinación de carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. El fósforo además forma parte de muchas proteínas y sobre todo de las moléculas de la herencia: el ADN y el ARN. Encontrar un organismo que prescinda del fósforo significa estar ante la primera excepción de una regla que se consideraba inviolable, al menos entre las criaturas que pueblan la Tierra.

Parece que mañana será publicado en “Science” un artículo donde se describe una bacteria que han llamado GFAJ-1 que es capaz de emplear el arsénico como sustituto del fósforo en su bioquímica. La bacteria ha sido aislada en el Mono Lake de California, un lugar donde hace unos años ya se habían aislado microorganismos con la capacidad para respirar arsénico tal y como podéis leer aquí, y aquí. Llama la atención que el arsénico pueda sustituir al fósforo en moléculas como los ácidos nucleicos ya que ello implica una bioquímica completamente novedosa.

Como paradoja baste decir que el arsénico es muy tóxico para los inmensa mayoría de los organismo, por ejemplo en vertebrados si el fósforo de los huesos se sustituye por arsénico cambian las propiedades mecánicas del hueso (se vuelve más quebradizo), por otro lado si el arsénico sustituye al fósforo en el centro activo de muchas enzimas, se inhibe su actividad, y por otra parte al sustituir el fósforo en los ácidos nucleicos se producen mutaciones y la aparición de tumores. Por tanto, si existe una molécula de la herencia similar al DNA con arsénico en vez de fósforo en su esqueleto, el organismo que lo posea debería tener también enzimas que interactúan con éste de una forma completamente desconocida. Esto amplía el margen vital, permitiéndose la vida en zonas donde antes se pensaba que era imposible.

El descubrimiento ha sido realizado por Felisa Wolfe-Simon, Ariel Anbar y Paul Davies de la NASA. Estos autores han demostrado la capacidad de este microorganismo de emplear indistintamente el fósforo y el arsénico en su metabolismo, habilidad que según ellos pudieron ganar en las primeras etapas de formación de nuestro planeta.

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  • ADDENDUM FINAL: Esta nota ha sido redactada a partir de informaciones que circulan en diferentes medios de comunicación que adelantan el contenido de la rueda de prensa de la NASA. Cuando tengamos acceso al artículo de “Science” haremos un análisis del mismo.
  • ÚLTIMA HORA: Enlace a la nota de la NASA

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Entradas relacionadas:


  1. 2 diciembre, 2010 en 20:56

    Habéis estado a un pelo de tener que cambiar el nombre del dominio de vuestro blog. La próxima vez será. 🙂

    Hay tema para muchos post.

    saludos

  2. 2 diciembre, 2010 en 22:08

    De todas formas, la NASA está ultimamente asemejándose a los “avances informativos” de la prensa rosa, joer. El descubrimiento es interesantísimo, pero se han pasado con generando espectativas. Yo que esperaba a Alf saludando por la tele…

  3. 2 diciembre, 2010 en 22:13

    Creo que poca gente en el periodismo no científico se ha dado cuenta del impacto de este hallazgo. ¡Estamos ante una forma diferente de codificar el ADN! ¿Imaginan lo que se podrá hacer cuando se puedan secuenciar los genes de esta bacteria?

    I-M-P-R-E-S-I-O-N-A-N-T-E. Simplemente.

    Saludos cordiales,

    C.M.

  4. 2 diciembre, 2010 en 22:21

    César supongo que pronto se podrá secuenciar su ADN porque la bacteria también puede vivir en medios sin P, por lo que su ADN será reconocido por las polimerasas que se usan en la secuenciación. Lo que me encantaría saber (para empezar) cómo es una cadena de “ADN” con As en ella, ¿seguirá teniendo la estructura propuesta por Watson y Crick?

  5. 2 diciembre, 2010 en 23:59

    El artículo ya está disponible en Science, pero es de pago (http://www.sciencemag.org/content/early/2010/12/01/science.1197258). A ver si mañana lo pillo en el trabajo. Tengo ganas de leerlo. Este es el resumen:

    Life is mostly composed of the elements carbon, hydrogen, nitrogen, oxygen, sulfur, and phosphorus. Although these six elements make up nucleic acids, proteins, and lipids and thus the bulk of living matter, it is theoretically possible that some other elements in the periodic table could serve the same functions. Here, we describe a bacterium, strain GFAJ-1 of the Halomonadaceae, isolated from Mono Lake, California, which substitutes arsenic for phosphorus to sustain its growth. Our data show evidence for arsenate in macromolecules that normally contain phosphate, most notably nucleic acids and proteins. Exchange of one of the major bioelements may have profound evolutionary and geochemical significance.

    Esto último es muy importante, y espero que quede bien claro en el artículo. Porque el P no sólo es importante en las macromoléculas. Deberán explicar por ejemplo: (i) qué molécula sustituye al ATP, molécula clave en los procesos bioenergético y quien lo sustituye, (ii) los nucleótidos no sólo son importantes en las macromoléculas, sino como señales celulares. El AMP cíclico, el diGMP ciclico o el ppGpp son importantes señalizadores de condiciones ambientales, (iii) las quinasas son enzimas esenciales en la señalización celular y la regulación de la expresión génica. Sin P, ¿es el As la señal?
    Esperemos que esto no sea un “bluff” y la publicación explique todo esto, en caso contrario, y con la publicidad que se ha dado se haría daño a la crecidibilidad de la ciencia, especialmente después del “show” mediático de la NASA.

  6. 3 diciembre, 2010 en 0:10

    Esperemos, esperemos. Porque si al final no hay ni Alf ni ADN sin fósforo es para escogorciarles…

    Mtro. Cesar Andres Monroy Fonseca :

    ¡Estamos ante una forma diferente de codificar el ADN!

    Bueno, más que de “codificar”, sería de estructurar. El grupo fosfato une las pentosas entre sí en la cadena, pero la codificación se debe a las bases al fin y al cabo.

  7. Uno
    3 diciembre, 2010 en 0:12

    Yo ya me imaginaba que sería algún tipo de “célula” que utilizara arsénico en lugar de fósforo, y por lo tanto una biología molecular completamente diferente, lo cual rompería el paradigma de que toda la vida de la Tierra proviene de un ancestro común (sort of).
    Una bacteria sencilla que utiliza indistintamente fósforo y arsénico (elementos químicamente parecidos) es desde luego todo un acontecimiento, pero yo ya me esperaba más.

    Eso si, a mi me parece bien que la NASA anuncie sus descubrimientos con el bombo que merecen.

  8. 3 diciembre, 2010 en 0:25

    Uno dice lo cual rompería el paradigma de que toda la vida de la Tierra proviene de un ancestro común ¿Cómo has llegado a esa conclusión?
    Lo digo porque esta bacteria también es capaz de emplear el P como el resto de organismos del planeta. Lo que dicen los autores de este trabajo es que este microorganiso emplea el As ó el P, dependiendo de la disponibilidad, no que emplee sólo el As. Bajo esa perspectiva no es difícil plantear escenarios en los que el ancestro común queda intacto (de momento) 😉

  9. Uno
    3 diciembre, 2010 en 0:51

    Eso es precisamente lo que yo digo. En mi imaginación esperaba que se tratara de algo parecido a una bacteria que en su exótica bioquímica usase únicamente As, de una manera equivalente al P de la bioquímica conocida. Un nuevo tipo de ser vivo con un origen independiente al del resto.

    Sin embargo se trata de una bacteria que en algunos casos parece poder usar indistintamente As o P (está por ver qué proporción máxima de As “aguanta”, en qué casos se puede sustituir etc). Efectivamente esto no rompería ningún paradigma, podría ser que esa bacteria hubiese “aprendido” a usar el As de su ambiente.

    Lo que si veo es que complica mucho el trabajo de los exobiólogos. Ahora tienen muchos más sitios en los que mirar.

  10. Gregorovius
    3 diciembre, 2010 en 1:38

    El descubrimiento es impresionante aunque sea una adaptación desde el mismo ancestro común. Oí en RNE que el “bombo y platillo” de la NASA es una estrategia para captar fondos públicos. No es de extrañar.
    Lo que más gracia me hizo es el título de Astrobiology: Get Your Biology Textbook…and an Eraser!.
    ¡Es que no paran! ¡Así es complicadísimo estudiar o enseñar biología, no solo la búsqueda de vida extraterrestre!

  11. 3 diciembre, 2010 en 1:58

    El origen de la vida habrá que buscarlo en el ARN, contrariamente a lo que se había pensado. El mensajero pudo ser más importante en los inicios, a la vista de los nuevos hallazgos.

    Saludos

  12. Txema M
    3 diciembre, 2010 en 1:59

    Si la bacteria fuera capaz de vivir y reproducirse sin ningún acceso al fósforo sería una pasada de descubrimiento. Ya lo es sólo con saber que puede ser sustituido en algunos casos.

    Supongo que entre los temas que deberán replantearse puede encontrarse el del origen de la vida. ¿Alguien sabe algo de las posibles variaciones en la proporción entre arsénico y fósforo en la superficie de la tierra a lo largo del tiempo?

  13. Txema M
    3 diciembre, 2010 en 2:02

    Explica un poco más tu comentario, Jose Manuel. ¿Porqué este descubrimiento hace más importante el ARN en el comienzo de la vida?

  14. 3 diciembre, 2010 en 2:54

    Para remplazar los átomos de fósforo por arsénico en el ADN, primero debe ser compatible con el modelo de la vida en el ácido ribonucleico. Creo. A ver qué dicen los biólogos de La ciencia y sus demonios.-

  15. 3 diciembre, 2010 en 3:52

    ¿Esto puede significar la la posibilidad de vida en el universo es aun mayor de la que se pensaba? ¿Dado que el marco biológico sobre el cual se suponía que las bacterias podían existir se amplía?
    Soy bien ignorante en el tema así que disculpen si mis preguntas carecen de marco teórico correcto.

  16. 3 diciembre, 2010 en 4:13

    Yo soy otro ignorante en el tema biológico, Francisco. Supongo que la respuesta a tu pregunta es que sí (vista como astrofísico): imagino que, aunque la química de estos bichos estará basada en el agua como la de todos los demás, habrá que seguir buscando en planetas en la zona de habitabilidad circunestelar (el anillo alrededor de la estrella donde puede un planeta con agua en estado líquido); sin embargo puede que la cosa cambie a la hora de buscar biotrazadores en las atmósferas de dichos planetas. La idea que tenemos es que de detectarse a la vez ozono, agua y dióxido de carbono (y en menor medida metano, amoniaco y óxido nitroso), casi seguro que ahí hay vida.

    Ahora, la pregunta del millón supongo que es: “¿producirán bichos como estos nuevos biotrazadores diferentes?” Porque si es así, ¡desde luego que aumentamos las posibilidades de detectar vida por ahí!

  17. 3 diciembre, 2010 en 9:59

    El origen de la vida habrá que buscarlo en el ARN, contrariamente a lo que se había pensado. El mensajero pudo ser más importante en los inicios, a la vista de los nuevos hallazgos.

    ¿A que nuevos hallazgos te refieres José Manuel?

  18. Marino
    3 diciembre, 2010 en 13:05

    “We report the discovery of an unusual microbe, strain
    GFAJ-1, that exceptionally can vary the elemental
    composition of its basic biomolecules by substituting As for
    P. How arsenic insinuates itself into the structure of
    biomolecules is unclear, and the mechanisms by which such
    molecules operate are unknown.”

    Esto es el conclusion del artículo. Está claro que es un express, aun tendrán mucho que destripar este asunto, pero la verdad, que cualquier descubrimiento en bioquimica de estas características es genial. Cuanto menos restrictiva se muestra la propia vida en nuestro planeta, mas factible parece la vida fuera de el.
    Aunque algunos comentan que les parecería mas impresionante si la bacteria funcionase solo con As, pues yo iré en dirección contraria, ya que me parece mas fascinante que tenga la capacidad de intercambiar uno u otro según disponibilidad. A fin de cuentas eso implica mas capacidad de adaptación.

  19. Rhay
    3 diciembre, 2010 en 13:49

    Y yo que estaba pegado a la tele pensando que iban a anunciar que habían encontrado vida en Titán, para pedirme el primer billete de avión que saliera para allá, y me hablan de bacterias en la Tierra…

    Ahora en serio, el hallazgo es impresionante. Eso demuestra que, como dijo Michael Crichton en “Parque Jurásico”, la vida siempre se abre paso.

  20. 3 diciembre, 2010 en 14:26

    Hola

    Pues yo me siento un poco defraudado con el “impactante hallazgo“. El arsénico es un análogo químico del fósforo.

    No es la primera vez que se halla un elemento que sustituya al fósforo. En el fitoplacton se ha descrito que el Nitrógeno puede sustituirle en los lípidos de membrana (El nitrógeno está arriba del fósforo en la tabla periódica). Si me ha llamado la atención que sustituya al fósforo de los ácidos nucleicos porque los ésteres de arsénico son más inestables que los de fósforo. Pero eso quizás se resuelva con un buen sistema de reparación del DNA (algo nada raro en los halófilos). Como dicen en el artículo, GFAJ-1 no es un arseniofilo estricto. Si se confirma el resultado, será interesante, pero no veo que esto revolucione la biología molecular.

    Tan sólo mi opinión

  21. AvA
    3 diciembre, 2010 en 22:02

    J.M. Hernández :
    De todas formas, la NASA está ultimamente asemejándose a los “avances informativos” de la prensa rosa, joer. El descubrimiento es interesantísimo, pero se han pasado con generando espectativas. Yo que esperaba a Alf saludando por la tele…

    xDDDD

    Por cierto, Paleofreak hace un FAQ muy interesante del hallazgo.

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