Las bacterias que 'comen' arsénico, a debate un año después

"Una bacteria que puede crecer usando arsénico en lugar de fósforo". Este titular, directo y contundente, aparecía el 2 de diciembre de 2010 en la página web de la revista americana Science.

El artículo implicaba echar por tierra uno de los pilares de la bioquímica moderna: uno de los seis elementos imprescindibles para la vida, el fósforo, era reemplazado por el arsénico, malfamado por tóxico, en una bacteria encontrada en el lago Mono de California, un entorno de apariencia fantasmal, muy salino e inhóspito para la mayoría de los seres vivos.

Sus 12 autores, encabezados por Felisa Wolfe-Simon, que entonces trabajaba en el Instituto de Astrobiología de la NASA, argumentaban que ya se sabía que el intercambio de fósforo por arsénico era algo "teóricamente posible" por las similitudes entre ambos elementos, a solo un escalón de diferencia en la tabla periódica. Esta cercanía permite que el arsénico sea capaz de formar algunos compuestos químicos parecidos a los del fósforo, engañar a los organismos, incorporarse a muchos procesos biológicos e interactuar con las células, aunque fuera de manera letal.

Pero esta bacteria, denominada cepa GFAJ1, no parecía hacerle ascos al veneno. Eso sí, cuando se le suministraba solo arsénico, crecía diez veces menos que cuando se le proporcionaba solo fósforo. Los científicos aseguraban que habían constatado que la bacteria, en su ADN, proteínas y lípidos, abundaba en arsénico, y concluían que la bacteria usaba arsénico en moléculas esenciales para la vida celular en las que todos los demás seres vivos usan fósforo. Se ampliaban así los límites en que la vida es posible.

Tales expectativas generó la NASA días antes de la presentación del hallazgo, que cundieron los rumores de que en la rueda de prensa se anunciaría un avance radical relacionado con el descubrimiento de vida fuera de la Tierra. Sin alcanzar esa espectacularidad, la trascendencia del hallazgo era tanta como la dureza de las críticas que han arreciado contra el trabajo de Wolfe-Simon desde entonces.

La revista Science tuvo que abrir un debate en sus páginas en el que varios científicos mostraban serias objeciones al experimento. Un año después de la publicación, las cuentas entre partidarios y escépticos parecen lejos de saldarse.

Por un lado, basándose en la naturaleza -que la ciencia conoce bien desde hace más de un siglo- de los compuestos del arsénico, más inestables que los de fósforo, los críticos niegan que sean capaces de superar todas las fases del proceso celular manteniendo intacta su composición y funciones. Dicho de otra manera, que consigan seguir "sirviendo" a la célula.

La respuesta de los autores del estudio es que estos compuestos lograban durar más tiempo cuando interactuan con grandes moléculas, como es la del ADN.

Por otro lado, se ha criticado la calidad del experimento en sí, que no se habría realizado en condiciones correctas. Los críticos dan a entender que es posible que hubiera fósforo en la muestra analizada o que el ADN de las bacterias lo incluyera.

Los autores contraargumentaban que un experimento de control descartaba toda posibilidad de contaminación por fósforo y que, de haber habido algún resto de fósforo en las bacterias analizadas, habría sido insuficiente para lograr su crecimiento.

Suponiendo que las conclusiones del artículo fueran ciertas y que existan seres vivos capaces de crecer en un entorno tan hostil para la vida, ¿tiene sentido buscar nuevas formas de vida en las zonas ricas en arsénico de la Tierra y de otros planetas?

Rebaja esa expectativa Ricardo Amils, investigador asociado al Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), buen conocedor del trabajo y persona cercana a Felisa Wolfe-Simon: "En la naturalezael fósforo y el arsénico van de la mano. No sé de ningún lugar en el Sistema Solar en el que se encuentre únicamente arsénico".

Amils estudia el entorno de Río Tinto, un lugar con una presencia muy alta de este elemento en el que se busca la presencia de microorganismos capaces de desarrollarse en estas condiciones. Para el investigador, la relación entre fósforo y arsénico es tan estrecha que "afecta también a los experimentos y da cuenta de la dificultad de este trabajo: es imposible diseñar un medio de cultivo con arsénico que esté completamente libre de fósforo contaminante".

Entonces, ¿hasta qué punto sería concluyente el artículo? ¿Cuál es su importancia real?

"Lo más interesante del trabajo es demostrar que lo que creíamos inmutable no lo es tanto [...] lo que defiende el artículo de Felisa [Wolfe-Simon] es que se trata de una sustitución parcial de fósforo por arsénico en los ácidos nucleicos [ADN y ARN] y probablemente en otras moléculas. Lo difícil es saber en qué posiciones de la cadena [de estos ácidos] se ha sustituido el fósforo por el arsénico".

En su actual destino, el Lawrence Berkeley National Laboratory en California, Wolfe-Simon responde a EL PAÍS por email. Preguntada por el avance real de su investigación en este momento, responde: "Tras un descubrimiento científico así llega el proceso, absorbente, de la comprobación rigurosa. Nuestro objetivo es desvelar los mecanismos que hay detrás del modo en que este microbio tiene la capacidad de prosperar y crecer a pesar de la absorción y la utilización de arsénico. Esta comprobación sistemática y rigurosa es crítica y necesaria para usar de base un descubrimiento inicial de este tipo".

Pero, ¿están preparando nuevos experimentos que refuercen sus conclusiones? Wolfe-Simon responde: "Hemos hecho un significante progreso en la optimización de las condiciones de crecimiento de GFAJ-1, preparando muestras para un amplio abanico de análisis que incluyen cristalización y caracterización de los metabolitos [las moléculas que se utilizan o producen durante el metabolismo"].

La investigadora anuncia que publicarán nuevos resultados en los próximos meses. Mientras tanto, los científicos interesados en investigar las propiedades de esta bacteria por sí mismos pueden pedir una muestra por email a GFAJ1samplerequest@gmail.com.