Bacterias que utilizan arsénico: algunas precauciones

La noticia ha salido hoy a bombo y platillo. Científicos de la NASA (y de otras instituciones) descubren una bacteria que emplea arsénico en lugar de fósforo. En algunos medios de comunicación se habla del descubrimiento de “un nuevo modo de vida”. Esto último es un pelín exagerado, ya que la bacteria en cuestión pertenece a una familia bien conocida (Halomonadáceas).

He podido echarle un vistazo al artículo publicado en Sciencexpress y, aun reconociendo que se trata de una bomba periodística, creo que todavía es pronto para echar las campanas al vuelo. No porque el descubrimiento no sea interesante, sino porque los autores tendrán que presentar bastante más evidencia experimental para convencer a la comunidad científica de que realmente las cosas son como ellos dicen. Pero vamos por partes.

Todos los seres vivos dependemos de 6 elementos básicos: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. Algunos elementos adicionales son también necesarios pero tan sólo en pequeñas cantidades (oligoelementos), como el calcio, hierro, zinc, cobre, magnesio o manganeso (básicamente, lo que contienen los complementos nutritivos minerales). En algunos casos se ha visto que es posible sustituir un oligoelemento por otro, pero el intercambio de algunos de los “seis grandes” se consideraba imposible.

El arsénico (As) es un elemento químico relativamente parecido al fósforo y  ambos ocupan posiciones contiguas en la tabla periódica. Ambos tienen un radio atómico y una electronegatividad similar, por lo que su comportamiento químico también es parecido. En particular, la forma más abundante del P en los seres vivos, el fosfato (PO4 3-), se comporta de manera muy parecida al arseniato (AsO4 3-). Precisamente en esta similitud química se basa la toxicidad del arseniato, el cual puede incorporarse en muchos procesos biológicos dado que no es distinguible del fosfato, pero las pequeñas diferencias químicas entre uno y otro hacen que muchos procesos biológicos acaben siendo inhibidos, dado que los compuestos de arseniato son mucho menos estables que los correspondientes compuestos de fosfato.

En el trabajo publicado por Felisa Wolfe-Simon y colaboradores, se describe una bacteria procedente del lago Mono de California, cuyas aguas contienen altos niveles de arsénico. Los invetigadores muestran que esta bacteria, denominada cepa GFAJ1, contiene asímismo, cantidades elevadas de este elemento. Más importante, la bacteria no crece en un medio carente de fósforo y arsénico y crece bien cuando el medio contiene fósforo. Lo novedoso es que si al medio carente de los dos elementos  se le sumisitra solo arsénico, la bacteria es capaz de crecer, aunque 10 veces menos que en presencia de fósforo.

Utilizando otras técnicas, estos investigadores demuestran también  que el arsénico está presente y es abundante en las principales moléculas orgánicas de las bacteria: DNA, proteínas y lípidos. A pertir de estos datos, los autores concluyen que la cepa GFAJ1 está utilizando arsénico en todas aquellas moléculas en las que normalmente se emplea fosfato, como el ATP o el NADPH.

Bien. Es posible que sea así y en tal caso se trata de un descubrimiento realmente importante. Sin embargo, hay muchas preguntas que deben ser abordadas antes de aceptar esta conclusión. Por ejemplo, habrá que ver si realmente las células emplean tri arseniato de adenosina en vez de su equivalente (tri fosfato de adenosina) y si este compuesto es realmente capaz de cumplir su papel esencial en el metabolismo energético.  Análogamente, habrá que excluir la posibilidad de que los compuestos se encuentren unidos a arsénico pero que la célula esté empleando el fósforo para sus reacciones bioquímicas. También habrá que excluir la posibilidad de que la alta concentración de arsénico active un transportador de fosfato que permita a la bacteria asimilar de forma muy eficiente pequeñas cantidades de este elemento. La lista de posibilidades es larga.

Me gustaría aclarar que no estoy personalment en contra de los “descubrimientos extraordinarios” y que estoy razonablemente dispuesto a cambiar de chip cuando lo exigen los datos. La “carga de la prueba” es de los autores.

12 comentarios

Archivado bajo Arsénico, Biología

12 Respuestas a “Bacterias que utilizan arsénico: algunas precauciones

  1. “Más importante, la bacteria no crece en un medio carente de fósforo y arsénico y crece bien cuando el medio contiene fósforo”

    Creo que acá va al revés, ¿no? “crece bien cuanto tiene arsénico”.

    Yo estuve viendo la conferencia y la verdad es que el hype que le dieron hace que el descubrimiento ahora parezca poca cosa. Todo el tema de la astrobiología está ahí pero… no tanto. Igual estoy bastante entusiasmado. Espero que luego de salir el paper, los bloggers que sepan más biología que yo traduzcan lo que realmente está pasando acá.

  2. Luis

    Gracias por una aportación sensata en medio de la locura mediática.

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  4. afrikaner

    Genial artículo. El único que he leído hasta ahora cuyo autor se ha leído el Science y lo comenta sin sensacionalismo.

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  7. La curva de crecimiento que aparece en la figura 1a muestra tres experimentos en los que la bacteria se incuba en un medio sintético; con fósforo 1.5 mM (crece bien), con arsénico 40mM (crece un orden de magnitud menos que con P) y sin fósforo ni arsénico (no crece)

  8. Federico

    Yo también aluciné bastante con el modo como se presentó la noticia ayer. ¡Cuánta ignorancia! ¡cuánto trabajo de divulgación queda por hacer! En el informativo de RTVE presentaban la noticia poniendo el énfasis en el hecho de que una bacteria convive con un veneno como el arsénico. Y sólo hacia el final dejaban caer, rápidamente, como queriendo huir del tema, que el arsénico se incorporaba en las estructuras de la propia célula (lo cual es lo que realmente constituye el descubrimiento fascinante, como cualquier biólogo puede comprender). En El Mundo incluso titulaban la noticia refiriéndose a una bacteria “extraterrestre” (es cierto que ponían las comillas, pero aún así, se pasan de sensacionalistas).
    Ahora bien, ignorancias, ovnis y marcianos aparte, el descubrimiento es “la leche”. Me parece alucinante que exista una forma de ADN funcional en la que el arsénico ha sustituido al fosforo. Esto pone de manifiesto, todavía más si cabe (aunque esto el público en general lo ignora), cuán amplias son las posibilidades de la vida.
    Un abrazo y gracias por el post
    Federico

  9. afrikaner

    @Federico.
    “Me parece alucinante que exista una forma de ADN funcional en la que el arsénico ha sustituido al fosforo.”

    Precisamente no han demostrado eso. Lo único que demuestra el artículo es que hay arsénico en el ADN, no que este ocupe el lugar del fósforo en la estructura.

  10. Quizas porque trabajo con plantas superiores siempre me ha fascinado la plasticidad bacteriana y su capacidad de engullir casi cualquier cosa y sustituirlo por el alimento habitual. Si hasta tengo un colega en la puerta de al lado con bacterias que devoran TNT…
    Asi que prudencia y menos ruido de campanas con el descubrimiento que nos ocupa….
    De sustituciones de unos elementos por otros tenemos abundantes ejemplos los que trabajamos con organismos fotosinteticos. Muchas cianobacterias que crecen en un medio pobre en Cu no pueden sintetizar plastocianina ,una cuproproteina indispensable para la fotosintesis, pero echan mano del Fe y fabrican un citocromo para seguir fotosintentizando tan ricamente… Si hay exceso de metales pesados en el medio en que crecen, las sustituciones mas exóticas en las metaloproteinas del organismo son posibles.
    Vale que hablamos de oligoelementos y el fosforo es uno de los grandes …Pero moderemos el entusiasmo, que la astrobiologia se esta pareciendo a una religion.

  11. Federico

    A mí me parece que los resquemores que muestran/mostramos muchos frente a este descubrimiento tienen que ver con el tema de la astrobiología. Y posiblemente también con el anti-sensacionalismo, pues los científicos tienen/tenemos un particular entrenamiento en pos de la templanza que nos hace especialmente sensibles a estos arrebatos y euforias extraterrestres. Pero el descubrimiento nada tiene que ver con la astrobiología, tan sólo la lectura (con cierto criterio, en mi opinión) que ha hecho del mismo la NASA. Y es lo que ellos tienen que hacer, pues es lo que investigan. Y todo lo que sea descubrir que la vida tiene más posibilidades de lo que creemos apoya la idea de que podamos encontrar vida en otros lugares fuera de este planeta.

    Afrikaner, las conclusiones de los autores son que precisamente el As forma parte de las biomoléculas, sustituyendo al P. Yo no soy experto en las técnicas que han usado para determinarlo (de hecho no tengo ni idea), pero si ha pasado el filtro de Science, me fío. Aquí “pego” las conclusiones de los autores:

    “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.”

    Saludos,
    Federico

  12. Motza

    por fin alguien que escribe obgetivamente sobre el tema, supe acerca de el hará como un año y hoy un profesor en clase no s lo ha recordado como curiosidad poniendo un poco en entre dicho el tema, es decir sugiriendo que no está muy claro, pero no ha querido entrar en detalles y ha seguido con el temario (que realmente es lo que toca). Así que me ha entrado la curiosidad y me puse a buscar por internet y tengo que decir que cuando no se ha dado por sentado el descubrimiento de que la nasa ha encontrado vida microbiana extraterrestre, han mencionado el descubrimiento como un hecho demostrado sin aportat ninguna pega, ni ninguna posible carencia de falta de pruebas, al contrario que en este blog, el único que me ha aclarado realmante como esta la situación y ha sadisfecho lo suficiente mi cueriosidad a un nivel que me es comprensible desde mi situación de estudiante, así que te tengo que dar las gracias por tu exposición acerca del tema en este blog.

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