Astrobacteria

Una bacteria perteneciente a una familia previamente conocida, un organismo terrestre, oriundo del Lago Mono, en California, se ha adaptado a vivir en un medio repleto de arsénico y la adaptación ha sido tan extrema que la bacteria parece ser capaz de utilizar con éxito, en sus moléculas, átomos de arsénico en lugar de átomos de fósforo. El fósforo forma parte de la "columna vertebral" del ADN y tiene un papel crucial en infinidad de procesos bioquímicos, pero no el arsénico, que es tóxico para la inmensa mayoría de los seres vivos. Si Felisa Wolfe-Simon y sus colaboradores están en lo cierto en su trabajo publicado en Science* (y hay que corroborarlo con más estudios), estamos ante un enorme descubrimiento: sería el primer ser vivo conocido cuyas principales biomoléculas pueden tener una composición química distinta al resto.

Un importantísimo descubrimiento biológico. Pero ¿astrobiológico? Que si una forma de vida alienígena, que si está basada en el arsénico, que si rompe con el dogma establecido, etc. Ayer pudimos leer cosas tan extasiadas como: "Cambia todo en la astrobiología de la Vía Láctea y más allá: el universo de repente se convierte en algo vivo, con formas de vida potenciales en los trillones de planetas posibles en galaxias conocidas y desconocidas" (The Daily Galaxy)

Discutiéndo en Twitter, en el chat de Amazings, por teléfono, etc., tuve de nuevo la sensación de ser un aguafiestas. Tantos malentendidos y exageraciones me pueden "aguar" un interesante descubrimiento, lo reconozco (pasó con el Darwinius, un magnífico fósil que no merecía el enmerdamiento al fue fue sometido por científicos y medios). En lugar de maravillarme por la novedad y el interés del asunto, termino centrándome en las chorradas que se van diciendo. Esto es un error que habrá que corregir. Mientras tanto, abundemos en el error con este nuevo FAQ*

¿Ha encontrado la NASA una forma de vida de origen extraterrestre?
No. Es una bacteria tan terrestre como una jirafa o un girasol. No existe por parte de los científicos ni la más mínima sugerencia acerca de un origen distinto. Eso ha sido un malentendido, seguramente como consecuencia de que la NASA se dedica "tradicionalmente" al espacio, y a que el hallazgo ha sido vendido como un descubrimiento astrobiológico.

¿Han encontrado una "forma de vida totalmente nueva"?
Sí. O no, depende. En principio, cualquier especie recién descubierta puede calificarse de "forma de vida nueva", pero habrá más motivos si esa especie es muy extraña o inesperada en algún sentido. Éste es definitivamente el caso si realmente la bacteria es capaz de sustituir fósforo por arsénico en su material genético y en otras moléculas.

¿Implica un origen de la vida independiente?
No. A no ser que la investigación posterior diga otra cosa, la bacteria está situada en el mismo árbol evolutivo que nosotros, junto con el resto de los seres vivos conocidos. Su estructura es como la de otras bacterias  "gram-negativas". Se considera una pariente relativamente cercana de la conocida Halomonas y, junto con ella se clasifica en la familia de las halomonadáceas. Ésta, a su vez, se incluye en el gran filo de las proteobacterias, al que también pertenecen la Salmonella o la Escherichia coli.

¿De dónde ha salido esta bacteria? ¿Cómo ha llegado a ese lago?
En principio, como cualquier otra bacteria de cualquier lago. Hay que insistir en que es una bacteria terrícola. Las bacterias están "por todas partes" y llegan a muchos lugares por el aire, el agua, y otros medios de transporte corrientes y molientes. No hay ningún misterio ahí. Luego pueden evolucionar y adaptarse a las nuevas condiciones, y eso creo que tiene más interés.

¿Se trata de vida "basada en el arsénico"? (Aol News)
No. Eso es decirlo de un modo engañoso. Siempre se ha dicho que la vida que conocemos está basada en el carbono. Que yo sepa, nunca se ha dicho que estemos "basados en el fósforo", por muy importante que sea éste elemento en la maquinaria celular (que lo es). Aunque esta bacteria tenga arsénico donde los demás tenemos fósforo, seguiría estando "basada" en el carbono como todo hijo de vecino.

¿Se trata de un ser vivo con una genética "no basada en ADN"?
Pues... si su ADN tiene arsénico en lugar de fósforo, estrictamente hablando ya no sería ADN.

¿Cómo es posible que el fósforo pueda cambiarse por arsénico y la célula siga funcionando?
Los detalles no se conocen, de momento. Hay mucho que investigar ahora. Pero el arsénico, por su estructura atómica, puede formar parte de compuestos químicamente similares a los que llevan fósforo. Como el arsénico es algo más reactivo que el fósforo, esos compuestos tienen diferencias e inestabilidades que, en general, los seres vivos no soportan, pero que algunos puede que sí hayan conseguido tolerar.

¿Esta bacteria no utiliza nada de fósforo? ¿No está compuesta de fósforo?
Sí, y lo utiliza, en principio, de la misma forma que el resto de los seres vivos. El fósforo está presente en el medio natural de la bacteria y ésta se multiplica más rápido en presencia de fósforo que cuando se elimina del medio. Aún no se sabe si es capaz de reemplazar totalmente el fósforo por el arsénico.

¿Se ha demostrado que el fósforo no es realmente necesario para la vida?
No se ha demostrado, pero hay indicios. Si los investigadores están en lo cierto, esta bacteria puede crecer en un medio sin fosfato pero con arsenato. Hay otros científicos que se muestran escépticos con esto, así que sería muy necesaria una confirmación. De cualquier modo, aunque se constate la existencia de una o varias especies que han llegado a ser capaces de sustituir un elemento por el otro, seguiríamos sin saber si el fósforo es necesario para la aparición de la vida.

¿Los científicos creían hasta ayer que el fósforo era absolutamente imprescindible para cualquier forma de vida? ¿Lo consideraban un "dogma"?
No, o al menos a mí no me consta. Todos los seres vivos conocidos hasta este momento utilizan fósforo en la estructura de las biomoléculas más importantes, y en procesos bioquímicos esenciales, por tanto, los científicos, razonablemente, han pensado que el fósforo es necesario para los organismos que se conocen. Yo nunca he visto a un científico decir que sin fósforo no puede existir vida de ningún tipo. Al contrario, he visto a muchos decir que la vida podría estar compuesta de formas que no podemos ni imaginar. Y lo del dogma se repite constantemente porque es una palabra muy llamativa y provocativa, pero es mentira: en ciencia nunca ha habido dogmas. En mi opinión, afirmar o insinuar que los colegas científicos de uno tienen o tenían un dogma es una acusación injusta y una verdadera ofensa para cualquier investigador.

¿Los científicos creían hasta ayer que el arsénico era un veneno tóxico para todos los seres vivos?
No. Pensaban, lógicamente, que es tóxico para la inmensa mayoría de los seres vivos que conocemos por ahora. Pero hace años que se se tiene constancia de microorganismos que resisten el arsénico, y que incluso lo utilizan en sus procesos metabólicos, como ciertos tipos de fotosíntesis. 

¿Por qué se ha presentado todo esto como un descubrimiento "astrobiológico"?
En mi opinión es un descubrimiento biológico a secas. Tiene implicaciones en astrobiología, como muchos otros descubrimientos biológicos, geológicos, paleontológicos, etc. Hay una tendencia a meter en el saco de la astrobiología cualquier tema relacionado con los organismos (terrestres) que viven en diversas condiciones extremas (temperaturas muy altas o muy bajas, medios ricos en sustancias tóxicas, etc.), ya que eso ampliaría el rango de condiciones en las que la vida puede medrar fuera de la Tierra. Al parecer la financiación de este tipo de estudios es mucho más probable o abundante si se presentan como investigación astrobiológica, por no hablar del eco mucho mayor que tienen después en los medios. La astrobiología en sí misma es un campo multidisciplinar, que se nutre de diversas ramas de las ciencias, pero que en mi opinión no debería "apropiarse" de los hallazgos propios de cada una de esas ramas.

¿Qué implicación tiene este descubrimiento en el estudio del origen de la vida?
Por ahora, yo personalmente no veo ninguna implicación clara; simplemente se abre la posibilidad de que el arsénico pueda haber tenido algún papel en la química de los primeros seres vivos (la posibilidad de que ese papel haya sido nulo también sigue abierta, claro). Quizá en el futuro, cuando se comprenda mejor lo que hace esta bacteria y cómo lo hace, se pueda hacer alguna conexión con la abiogénesis. O quizá no.

¿Se ha ampliado la definición de vida?
Esto parece que lo ha dicho Ed Weiler, administrador de la NASA. Es una forma de hablar un tanto exagerada. Ni siquiera hay una definición de vida mínimamente consensuada por los biólogos. Algo que no existe no se puede "ampliar".

¿Se "multiplican" las posibilidades de encontrar vida en otros planetas?
De nuevo me parece un poco exagerado decir esto. Parece cierto que búsqueda de vida extraterrestre puede afinarse más ahora, sin que necesariamente aumente la eficacia. Un argumento que me han dado es que antes de descubrirse esta bacteria se "descartaban" los planetas y satélites con superficies demasiado pobres en fósforo (considerado necesario) o demasiado ricas en arsénico (considerado tóxico). Por tanto no se iba a buscar vida en esos lugares, y ahora sí. Esto me resulta difícil de creer: me parece que actualmente se busca vida donde se puede; no tenemos tantos mundos para explorar como para ir descartando ninguno. Finalmente, no hay que olvidar que el número de planetas con vida es el que sea (un número desconocido), y no depende de nuestros conocimientos actuales o futuros sobre bioquímica. La probabilidad de la existencia de vida en un planeta distinto de la Tierra es también un número desconocido que, tras este descubrimiento, sigue siendo igualmente desconocido.

¿Cómo ha podido evolucionar esa bacteria?
No parece haber mucha información aún sobre esto. Mientras tanto, me atrevo a proponer algo bastante simple. En el caso de que los autores tengan razón en sus interpretaciones, lo más sencillo es suponer que todo es consecuencia de una adaptación progresiva a un ambiente rico en arsénico:

1.-Se parte de una bacteria halomonadácea, ya de por sí "acostumbrada" a condiciones químicamente extremas y poseedora, probablemente, de adaptaciones que estabilizan sus macromoléculas ante cierto "estress químico". Por tanto es un buenísimo punto de partida.

2.-El primer paso es hacerse resistente al arsénico del medio. Es tóxico sobre todo porque, precisamente, al ser muy parecido químicamente, sustituye al fosfato en las moléculas de los organismos contaminados. La incorporacion del arsénico, por tanto, es pasiva, por lo menos al principio. La bacteria genera por evolución mecanismos que la ayudan a soportar cada vez más arsénico en lugar de fósforo dentro de sus moléculas. Esos mecanismos incluyen, por ejemplo, proteínas que estabilizan un ADN con algunos átomos de arsénico en lugar de fósforo.

3.-Durante ese proceso es normal que la bacteria se adapte tanto al arsénico que termine utilizándolo de diversas formas, hasta el punto de vivir mal en ausencia de este elemento, o incluso haciéndose dependiente. Los experimentos muestran que crece mejor con algo de arsénico que sin él, pero que "aún" no es dependiente.

4.-A medida que el arsénico aumenta en el medio, o a medida que la bacteria coloniza ambientes más ricos en arsénico, esos mecanismos que estabilizan u optimizan las moléculas "arsenificadas" se hacen cada vez más eficientes. Puede llegar un momento en que la bacteria es capaz de realizar sus funciones teniendo la mayor parte de sus átomos de fósforo "sustituidos". O incluso puede terminar independizándose del fósforo.

Por cierto, llama la atención que la palabra evolución apenas aparece en las noticias y comentarios.