Todas las formas de vida en la Tierra dependen de seis elementos: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. Sin embargo, la revista “Science” presentó un artículo sobre una bacteria, la GFAJ-1, que utiliza arsénico para crecer en lugar de fósforo. Este artículo, publicado en diciembre pasado, fue cuestionado por científicos de varios campos de estudio. “No hay un experimento concluyente que nos diga que el arsénico está en la estructura del ADN”, explica la microbióloga e investigadora docente Diana Vullo y aclara, en esta entrevista, cuáles fueron los pasos de la investigación que motivó la publicación y las causas de la polémica.
> Leer también: Estudiarán 595 restos óseos que pertenecerían a víctimas de la última dictadura militar.
-¿Cómo llegan los autores del artículo a la conclusión de que la bacteria utiliza arsénico en lugar de fósforo?
-Primero, aislaron a la bacteria de su ambiente natural, el Lago Mono de California, que contiene fósforo y una cantidad muy elevada de arsénico. La hicieron crecer en el laboratorio, en presencia de arsénico y sin fósforo, y compararon este desarrollo con el crecimiento de la bacteria con fósforo y sin arsénico en el mismo medio de cultivo. Como resultado, obtuvieron que la bacteria creció mucho mejor en el ambiente qué sólo contenía fósforo.
-Sin embargo, el estudio dice que la bacteria en el ambiente con arsénico creció más en tamaño…
-Esta bacteria en particular es un bacilo, un bastoncito. Cuando crece con fósforo conserva su forma natural, pero cuando crece en arsénico se engrosa, modifica su forma. Es una manera que tiene de expresar su respuesta a la situación de estrés, en un entorno que no le es propicio.
-¿Qué analizaron luego?
-Sobre las bacterias que desarrollaron en arsénico, investigaron en qué parte de las células se encontraba este elemento. Utilizaron varios métodos, como la incorporación de arsénico marcado con radiactividad para luego identificarlo dentro de la célula y vieron que estaba presente en varias fracciones celulares. Además, hicieron otros estudios para determinar en qué forma se encuentra el arsénico en la célula, es decir, su especiación. Establecieron que el arsénico forma parte de biomoléculas, pero no pudieron afirmar en forma exacta en cuáles de ellas.
Vullo explica que el resultado más curioso que obtuvieron los investigadores fue cuando realizaron el balance de masa de las bacterias crecidas en el laboratorio. Los científicos determinaron que el 4% del arsénico total que detectaron dentro de la célula estaba relacionado con los ácidos nucleicos, particularmente el ADN. El resultado obtenido con la bacteria que creció sólo con fósforo arroja el mismo valor: el 4% del total de fósforo que hay en la célula es el que está asociado con los ácidos nucleicos. “Y de allí extraen la primera conclusión: relacionan el arsénico con la estructura del ADN bacteriano y afirman que este elemento forma parte del ADN”, comenta la investigadora.
-¿Existe la posibilidad de que el arsénico esté asociado a moléculas que no formen parte del ADN?
-Seguramente es lo que pasa; puede ser que esté asociado a proteínas, por ejemplo. Además, como explican otros trabajos de los investigadores, hay muchos microorganismos que utilizan el arsénico para respirar.
-Como nosotros utilizamos el oxígeno, ¿estos microorganismos pueden utilizar el arsénico?
-Claro. El mecanismo de respiración consiste en oxidar material orgánico; eso lo realizan nuestras células humanas, y también este tipo de bacterias. Oxidan material orgánico, que implica sacarle electrones para después entregarlos a otra sustancia que se reduce, y así se cierra el circuito de electrones, generando energía a partir de esa oxidación. Nosotros usamos como aceptor de electrones al oxígeno, y estos microorganismos, acostumbrados a vivir en ambientes con arsénico, pueden utilizar otro aceptor, por ejemplo, el arseniato, que es el arsénico en estado de oxidación +5.
-Entonces ¿puede ser que el arsénico sólo sea utilizado para una función específica?
-Exacto. Puede ser que aparezca dentro de la célula porque, en este caso por ejemplo, el arseniato, como tiene una similitud desde el punto de vista de la estructura química con el fosfato (derivado del fósforo), puede entrar a la célula e interactuar con las biomoléculas en la misma forma.
-¿Está investigación puede probar que el arsénico forma parte del ADN de la bacteria?
-No, lo que puede concluir es que este elemento puede llegar a estar integrado a las biomoléculas, pero no hay ningún experimento que diga sí, el arsénico se encuentra en esta estructura.
-En la UNGS se realizó un seminario informal para discutir este estudio ¿a qué conclusión llegaron?
-Que no hay experimentos concluyentes que demuestren que el arsénico se encuentra en la estructura del ADN. Además, se discutió la cuestión ética, es decir, hasta dónde llegamos con nuestros experimentos en el laboratorio. En este caso, estamos manejando bacterias y las hacemos trabajar como nosotros queremos. Entonces, ¿cuál es la implicancia que tiene sobre otras prácticas como el manejo de células animales o de células humanas?
-¿Se puede afirmar que esta bacteria amplía los márgenes de la vida?
-Esta bacteria en particular surgió de una situación artificial, una situación de laboratorio. Obviamente, en todo el universo puede haber formas de vida diferentes, pero no necesariamente similares a ésta.
-¿Por qué causó tanto revuelo esta investigación?
> Leer también: Agua no contaminada.
-Para mí es fundamental que la bacteria pudiera crecer. Encontrar una bacteria que crezca con una pequeña cantidad o casi sin fósforo, uno de los seis elementos esenciales para la vida, y en presencia de arsénico, es muy interesante. Lo curioso es la estrategia de supervivencia bacteriana encontrada, porque a la pobre bacteria se la expuso en el laboratorio a un ambiente que no le era propicio, diferente a su entorno natural y, sin embargo, se las rebuscó para poder sobrevivir. Eso es lo fascinante, es una curiosidad en la naturaleza.