Categoría | Vida extrema

¿Descubren bacteria capaz de sustituir el fósforo por arsénico en sus estructuras celulares?

Siempre que pensamos en vida extraterrestre una de las alternativas posibles de que exista es que las células sean capaces de sustituir alguno de los seis elementos químicos de todas las formas de vida conocidas en la Tierra. Es decir el carbono,el  hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo y el azufre. Investigadores de la NASA han cambiado el conocimiento fundamental acerca de lo que hoy conocemos por vida en la Tierra y han encontrado una bacteria que es capaz de sustituir uno de estos elementos esenciales, el fósforo, por un compuesto tóxico para todas las células, el arsénico.

El fósforo es un componente central de la moléculas que transportan la energía (ATP) en todas las células y de los fosfolípidos que forman todas las membranas celulares. El arsénico, es químicamente similar al fósforo, pero venenoso para la mayoría de las formas de vida en la Tierra ya que altera las vías metabólicas.

Los investigadores encontaron las curiosas bacterias en el duro ambiente del lago Mono en California y descubrieron el primer microorganismo conocido en la Tierra capaz de prosperar y reproducirse utilizando el arsénico en vez del fósforo. En otras palabras se acaba de ampliar la definición de vida en la Tierra.

Mientras muchos tratan de conseguir señales de vida en el sistema solar, tenemos que pensar de manera más amplia, más diversa y considerar la vida como no la conocemos y estas bacterias son una prueba de ello.

Este hallazgo de una composición bioquímica alternativa va a alterar los libros de texto de biología y ampliar el alcance de la búsqueda de vida fuera de la Tierra.

El carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el oxígeno, el fósforo y el 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 del ARN, las estructuras que portan las instrucciones genéticas para la vida, y son un elemento esencial para todas las células vivas.

Sabíamos que algunos microbios son capaces de respirar arsénico, pero lo que he encontrado es un microbio capaz de sustituir el fósforo por arsénico en estructuras moleculares esenciales como el ADN y los lípidos. Si en la Tierra podemos encontrar microbios tan inesperados, ¿qué más variantes de vida que no hemos visto todavía existirán?

El microbio descubierto recientemente, fue denominado GFAJ-1, y es un miembro de un grupo común de bacterias, las Gammaproteobacteria. En el laboratorio, los investigadores lograron crecer los microbios del lago en una dieta muy ligera en fósforo, pero que incluía porciones generosas de arsénico. Cuando los investigadores quitaron el fósforo y lo reemplazaron por arsénico los microbios siguieron creciendo. Los análisis posteriores indicaron que el arsénico era utilizado para producir las moléculas que formarían las nuevas células de GFAJ-1. Es decir, cuando el microorganismo se cultivó en arsénico éste se incorporó en la maquinaria de moléculas de los organismos vivos vitales, es decir, el ADN, las proteínas y las membranas celulares.

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

Los resultados de este estudio impactará a la investigación en curso en muchas áreas, incluyendo el estudio de la evolución de la Tierra, la química orgánica, los ciclos biogeoquímicos, la mitigación de las enfermedades y la investigación del sistema terrestre. Estos resultados también se abrirán nuevas fronteras de la microbiología y otras áreas de investigación.

Referencia

Wolfe-Simon F, Blum JS, Kulp TR, Gordon GW, Hoeft SE, Pett-Ridge J, Stolz JF, Webb SM, Weber PK, Davies PC, Anbar AD, Oremland RS. A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus. Science 2010 DOI: 10.1126/science.1197258

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Francisco P. Chávez Profesor Asistente, Laboratorio de Microbiología Molecular y Biotecnología Departamento de Biología Facultad de Ciencias Universidad de Chile

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Un Comentario a: “¿Descubren bacteria capaz de sustituir el fósforo por arsénico en sus estructuras celulares?”

  1. Alvaro Banderas says:

    La Rosie Redfield publico hace algunos años la, para mi, convincente explicacion alternativa al “quorum sensing” llamada “diffusion sensing” en Trends in Microbiol. El tiempo le comienza a dar la razon, y eso que el QS es buena ciencia. Por eso entiendo que sea un poco mas agresiva con las bacterias “extraterrestres”:

    http://rrresearch.blogspot.com/2010/12/arsenic-associated-bacteria-nasas.html

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Francisco P. Chávez Ph.D
Departamento de Biología
Facultad de Ciencias
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