Investigación descubre vida formada con arsénico

Una investigación en astrobiología financiada por la NASA ha cambiado el conocimiento fundamental acerca de lo que compone toda la vida conocida en la Tierra.

Imagen de GFAJ-1 creciendo en arsénico.

Los investigadores que realizaron pruebas en el duro ambiente del Lago Mono en California han descubierto el primer microorganismo conocido en la Tierra capaz de prosperar y reproducirse utilizando el químico tóxico arsénico. El microorganismo sustituye al fósforo por arsénico en los componentes de su célula.

"La definición de vida acaba de ampliarse", dijo Ed Weiler, administrador asociado de la NASA para el Directorio de Misiones Científicas en las oficinas centrales de la agencia en Washington. "Mientras continuamos con nuestros esfuerzos de tratar de encontrar señales de vida en el Sistema Solar tenemos que pensar de manera más amplia y diversa, y considerar vida que no conocemos".

Este hallazgo de una composición bioquímica alternativa va a alterar los libros de texto de biología y ampliará el campo de la búsqueda de vida fuera de la Tierra. La investigación se publica en la edición de esta semana de Science Express.

Carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre son los seis elementos básicos de todas las formas de vida conocidas en la Tierra. El fósforo es parte de la estructura básica del ADN y ARN, las estructuras que transportan las instrucciones genéticas para la vida, y se considera un elemento esencial para todas las células vivas.

El fósforo es un componente central de la molécula que transporta energía en todas las células (adenosín trifosfato) y los fosfolípidos que forman todas las membranas celulares. El arsénico, que es químicamente similar al fósforo, es venenoso para la mayoría de la vida en la Tierra. El arsénico altera las vías metabólicas, debido a que químicamente se comporta de manera similar al fosfato.

Lago Mono, el lugar de investigación.

"Sabemos que algunos microbios pueden respirar arsénico, pero lo que hemos encontrado es un microbio que hace algo nuevo; construye partes de sí mismo con arsénico", dijo Felisa Wolfe-Simon, una investigadora de astrobiología de la NASA y científica principal del equipo de investigación. "Si hay algo aquí en la Tierra que puede hacer algo tan inesperado, ¿qué más puede hacer la vida que no hemos visto aún?".

El microbio recientemente descubierto, la cepa GFAJ-1, es miembro de un grupo común de bacterias, el Gammaproteobacteria. En el laboratorio, los investigadores lograron hacer crecer a los microbios del lago con una dieta baja en fósforo, pero que incluía porciones generosas de arsénico. Cuando los investigadores quitaron el fósforo y lo reemplazaron con arsénico los microbios continuaron creciendo. Los análisis posteriores indicaron que el arsénico era utilizado para producir los bloques de construcción de nuevas células de GFAJ-1.

El tema clave que los investigadores estudiaron fue si cuando el microorganismo se cultivó en arsénico realmente incorporó este elemento en la maquinaria bioquímica vital del organismo, como el ADN, las proteínas y las membranas celulares. Se utilizó una variedad de técnicas sofisticadas de laboratorio para determinar dónde se incorporó el arsénico.

El equipo optó por explorar el Lago Mono, debido a su inusual composición química, especialmente por su alta salinidad, alta alcalinidad, y los altos niveles de arsénico. Esta química es en parte un resultado del aislamiento del lago Mono de fuentes de agua fresca durante 50 años.

Imagen de GFAJ-1 creciendo en fósforo.

Los resultados de este estudio informarán a investigaciones en curso en muchas áreas, incluyendo el estudio de la evolución de la Tierra, química orgánica, ciclos biogeoquímicos, mitigación de enfermedades e investigación del 'sistema Tierra'. Estos resultados también abrirán nuevas fronteras en la microbiología y otras áreas de investigación.

"La idea de bioquímicas alternativas para la vida es común en la ciencia ficción", dijo Carl Pilcher, director del Instituto de Astrobiología de la NASA en el Centro de Investigación Ames de la agencia en Moffett Field, California. "Hasta ahora, una forma de vida con arsénico como un bloque de construcción era sólo teórica, pero ahora sabemos que tal vida existe en el Lago Mono".

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