Desde las bacterias a las ballenas, las moscas, los elefantes o los seres humanos, todas y cada una de las formas de vida que hay en la Tierra dependen de una cuidadosa combinación de los mismos seis elementos: oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. En forma de ADN, grasas y proteínas, esos elementos se encuentran en cada criatura viviente conocida. La "química de la vida", además, es tan delicada y específica que cualquier alteración en esta "receta mágica" afecta a la estabilidad molecular hasta tal punto de hacer que la vida, sencillamente, deje de ser posible. Por eso el hallazgo que hoy se publica en la revista Science ha causado tanta expectación y sorpresa. Porque se trata de una excepción, la primera a la que se enfrenta la Ciencia, a esta regla considerada hasta ahora como universal.
Arsénico para crecer
Los investigadores, en efecto, han encontrado una cepa bacteriana, la GFAJ-1, que ha demostrado ser capaz de sustituir en sus moléculas, incluído el ADN, uno de los seis ingredientes fundamentales, el fósforo, por el que se considera como uno de los peores y más dañinos venenos que existen, el arsénico. Algo que, según los científicos, constituye una prueba palpable de que la vida puede desarrollarse de formas muy distintas a las que conocemos. Formas que nos ayudarán a perfeccionar las actuales técnicas de búsqueda de vida fuera de nuestro planeta.
"La vida -reza el artículo de Science- está mayoritariamente compuesta por los elementos carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. Pero a pesar de que estos seis elementos forman los ácidos nucléicos, las proteínas y las grasas, y por lo tanto la mayor parte de la materia viviente, resulta teóricamente posible que algunos otros elementos de la tabla periódica puedan desempeñar las mismas funciones. Aquí describimos una bacteria, de la cepa GFAJ-1 de las Halomonadaceae, obtenida en el Lago Mono, en California, que ha sustituido el fósforo por el arsénico para sustentar su crecimiento. Nuestros datos revelan la presencia de arseniato en macromoléculas que normalmente contienen fosfatos y, más notablemente, en ácidos nucleicos y proteínas. La sustitución de uno de los mayores bioelementos puede tener una gran relevancia geoquímica y evolutiva".
Alternativas a la vida
Desde hace ya algunos años, la autora principal de este artículo, Felisa Wolfe-Simon, del Instituto de Astrobiología de la NASA en Menlo Park, California, junto a algunos otros de los firmantes, como Ariel Anbar y Paul Davies, estaban explorando la posibilidad de que existieran "formas alternativas" de vida. "La vida como la conocemos -explica Anbar- requiere unos elementos químicos concretos y excluye otros. Pero son esas las únicas opciones? Cómo de diferente puede ser la vida?" Wolfe-Simon y sus colegas ya intuían que el arsénico podría haber sustituido al fósforo (el elemento contiguo en la tabla periódica) en las formas de vida más primitivas de nuestro planeta. De hecho, el arsénico tiene propiedades químicas muy similares a las del fósforo, aunque su gran toxicidad no permite su uso a la inmensa mayoría de los seres vivos.
A pesar de ello, Wolfe-Simon especulaba con la posibilidad de que alguna clase de bacteria hubiera conseguido adaptarse al uso del arsénico. Una idea muy criticada, ya que los compuestos de este elemento (arseniatos) son mucho más inestables que los fosfatos en presencia de agua, una dificultad que ninguna célula viva sería capaz de manejar.
Para probar sus ideas, Wolfe-Simon decidió recolectar barro de un lago californiano (el lago Mono), un auténtico "desierto de agua", conocido por sus elevadas concentraciones de arsénico, y cultivar los microorganismos obtenidos en soluciones cada vez más ricas en arseniatos. La investigadora no añadió fosfatos a su caldo de cultivo en ningún momento. Al contrario, fue transfiriendo periódicamente las bacterias a soluciones cada vez más ricas en compuestos de arsénico, para reducir paulatinamente cualquier concentración natural de fosfatos que pudieran contener sus muestras. De forma que las bacterias, si querían sobrevivir, se verían obligadas a utilizar el arsénico del cultivo.
Una enorme sorpresa
La propia Wolfe-Simons asegura que, en el fondo, no esperaba encontrar nada vivo al término de su experimento. Y que se sorprendió enormemente cuando vio, a través del microscopio, colonias enteras de bacterias moviéndose rápidamente en aquél medio tan tóxico. Para asegurarse, volvió a analizar el cultivo en busca de posibles restos de fósforo que hubieran ayudado a esas bacterias a sobrevivir. No lo encontró. Así que, junto al resto de su equipo, empezó a analizar con detenimiento las bacterias, para averiguar si, efectivamente, estaban utilizando el arsénico para sobrevivir. "Contenía la respiración durante cada una de estas pruebas", recuerda la investigadora.
Los resultados confirmaron sus sospechas. Las bacterias habían incorporado el arsénico, en sustitución del fósforo, en sus ácidos nucléicos, en sus lípidos, en sus proteínas... El análisis del ADN de las bacterias no dejaba lugar a dudas: contenía arsénico. Paul Davies explica que "este organismo tiene una doble capacidad. Puede crecer tanto con fósforo como con arsénico, lo que lo convierte en algo muy peculiar". Para este investigador, el nuevo organismo "tiene el potencial para inaugurar toda una nueva rama de estudios en microbiología".
"Nuestros hallazgos -comenta por su parte Wolfe Simon- son un recordatorio de que la vida tal y como la conocemos podría ser mucho más flexible de lo que asuminos o podemos imaginar". "No obstante -cocluye- esta no es una historia sobre el arsénico o el lago Mono. Si existe algo, aquí en la Tierra, capaz de hacer algo tan inesperado, ¿qué otras cosas que aún no hayamos visto es capaz de hacer la vida? Ya es hora de averiguarlo".
La cepa bacteriana fue descubierta en lago Mono, donde hay grandes concentraciones de arsénico.
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