Las aguas del lago Mono en California origen de las bacterias que, según la NASA, pueden arrojar luz sobre la búsqueda de vida en otros planetas. Créditos: NASA.
Dos laboratorios revisar el estudio previo: las extrañas bacterias toleran, pero no utilizan el arsénico

Hace un año y medio, un críptico comunicado de prensa de la NASA centró su atención en lo que prometió sería una nueva prueba en la búsqueda de vida en otros mundos. La NASA y la revista Nature sentó los resultados como rumores de construcción. Finalmente, se publico un estudio: científicos de la NASA habían encontrado evidencia de que la vida en la Tierra podría tener una química alternativa, una sustitución del fósforo utilizado en muchas biomoléculas empleaba un pariente químico que suele ser tóxico: el arsénico.

La controversia no terminó ahí. Los investigadores identificaron rápidamente una serie de agujeros en el análisis inicial, lógico y experimental. En menos de seis meses, la revista Science publicó una serie de respuestas al documento original que planteó importantes preguntas acerca de su exactitud. Ahora, el tema está de vuelta en las páginas de la misma revista. Dos laboratorios han obtenido las bacterias originales tolerantes al arsénico y han demostrado que algunas de las conclusiones del documento original están totalmente fuera de base.

Las mismas bacterias que se han obtenido originalmente de lago Mono en California, naturalmente contienen altos niveles de arsénico. Durante varias generaciones en el laboratorio, los científicos las obligaron a seguir evolucionando, aumentando de forma gradual las concentraciones de arsénico al tiempo que se reducía la cantidad de fósforo disponible para los organismos. Después de bastantes generaciones, las bacterias resultantes al parecer poseían algunas propiedades y no excepcionales: podían seguir adelante sin tener ningún fósforo agregado en los medios de su crecimiento, pero sólo si el arsénico se hubiera añadido. Y, posiblemente como parte de esa adaptación, el arsénico comenzó a aparecer en biomoléculas que normalmente contienen fósforo (aunque, como la cobertura inicial, ha señalado, los datos no indican cómo se está utilizando el arsénico).

Las respuestas indicaron un par de problemas con el trabajo. Por razones puramente teóricas, sabemos que los compuestos de arseniato en forma espontánea se desmoronan en el agua. Esto hace que su aparente presencia en biomoléculas sea difícil de aceptar. Y, por razones puramente prácticas, resulta muy difícil deshacerse de todo el fósforo que en otros productos químicos de laboratorio los científicos suelen confiar. Esto sugiere que estas bacterias no estaban realizando tal cosa.

Los nuevos documentos, de los grupos en Zúrich y Vancouver, abarcan un montón de cabos sueltos. El material sugiere que los resultados iniciales fueron un resultado del artefacto empleado y no empujo a los experimentos lo suficientemente lejos.

En primer lugar, la incapacidad para crecer sin fosfato. El grupo Zurich muestra que estos organismos pueden sobrevivir con cantidades muy bajas de fósforo -el equivalente de añadir 0.000162 gramos por cada litro de medio de cultivo líquido-. Pero si usted utiliza materiales ultrapuros que hacen disminuir los niveles de fósforo hasta por debajo de lo que el equipo podría detectar en algún lugar (menos de 20 por ciento de ese nivel), las bacterias no crecen. Ellas todavía necesitan fosfato.

El documento original informó que cuando el fosfato falta en el ambiente, los organismos necesitan de arsénico en sus medios para crecer en absoluto. Sin embargo, el grupo de Vancouver encontró que no era el caso. Ellos sugieren que esto era un artefacto: las bacterias tienen como requisito un aminoácido específico, algo que no se informó en el documento original. Sospechan que la solución de arsénico utilizado en los experimentos originales había sido contaminado con aminoácido, explicando su necesidad aparente.

De esta forma las bacterias no parecen requerir arsénico. Pero, con igual claridad, pueden tolerar niveles extremadamente altos de tal sustancia y no hay evidencia de que se incorporá a las biomoléculas como el ADN. Los nuevos estudios hacen frente a esto. El grupo Zurich utiliza una técnica llamada espectrometría de masas, en la que se separa cada producto químico de la célula basado en la masa de una molécula individual. Los resultados se pueden comparar con una base de datos de masas conocidas para identificar la mayoría de moléculas. En este caso, los autores actualizan su base de datos para incluir moléculas con fosfato sustituido por arseniato.

Los resultados en gran medida han dejado en blanco. Algunos compuestos de arseniato se asociaron con azúcares, pero estos aparentemente se forman espontáneamente, sin la necesidad de cualquier actividad bioquímica. Si se deja que el estándar de laboratorio de las bacterias crezcan en un medio que contiene algo de arsénico, formarán todos estos compuestos también. Esto sugiere que no tienen nada que ver con una tolerancia de reciente evolución al arsénico.

El grupo de Vancouver se centró en la asociación de arsénico con el ADN, una molécula rica en fosfato. Eso hace que el ADN sea un gran candidato para detectar incluso una sustitución excepcional de arseniato de fosfato, un cambio que debe hacer el ADN sensible a romperse en una solución simple de agua. Pero, incluso después de un almacenamiento prolongado en agua, el ADN obtenido a partir de estas bacterias era tan estable como la obtenida de la misma cepa que creció sin arsénico. Con base en las mediciones de los grupos, lo que significa que menos de uno de cada 25,000 fosfatos podría ser intercambiado.

Teniendo en cuenta todos estos datos, es difícil discutir la conclusión del equipo de Vancouver: "El resultado final es que los biopolímeros fundamentales se conservan a través de todas las formas de vida, en términos de estructura química".

Sin embargo, un argumento puede ser la fabricación de cerveza. Alan Boyle de MSNBC ha sido la comunicación con el equipo detrás de los hallazgos originales y sugieren que hay un papel en las obras que respalda sus conclusiones iniciales. A pesar de ello las dos nuevas publicaciones parece ser la última palabra sobre el tema, más parece ser inminente.

Arsénico y ciencia abierta


El investigador que dirigió el grupo de Vancouver, Rosie Redfield, merece una mención especial en esta saga. Redfield ha adoptado los blogs como parte del proceso científico, fue uno de los primeros investigadores en plantear públicamente dudas sobre los resultados originales del estudio de arsénico. Su duda llamó la atención de los periodistas científicos y llevó a algunos de los escépticos cobertura de primera. Una vez que se obtuvieron las bacterias y comenzaron a trabajar en ellos, subio los resultados en su blog, mientras preparaba el artículo para su publicación, subiendo los borradores a arXiv. Algo común en la física y la astronomía, pero casi inaudito en la biología.

No sólo Redfield animo a sus colegas biólogos a una mayor apertura, al parecer ha convocado a los periódicos también. Science normalmente distribuye los estudios que se darán a conocer en la semana a la prensa el domingo por la noche, pero pide a la prensa mantenerlos con restricción hasta su publicación. Redfield tenía programado hablar en una reunión sobre la evolución y permitir que los editores de Science saber que el tema sería su trabajo de arsénico (por supuesto, ella escribió en su blog acerca de su propuesta). En respuesta, Science permitió que tales documentos estuvieran disponibles sin restricciones la noche anterior.

Science había sido igualmente responsable con el embargo de los resultados iniciales de la NASA, algunas de las exageraciones que se desarrolló en respuesta a la incertidumbre que tal vez nunca se hubieran convertido en un problema en el primer lugar.

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