¿Viviendo con el enemigo? El debate sobre la vida basada en arsénico.

Hace seis meses se levantaba una gran polvareda mediática a cuenta de un anuncio de la NASA que terminó siendo la presentación de una bacteria que incorporaba el arsénico en vez de fósforo en su ADN y en otras biomoléculas. Ahora, con las aguas más tranquilas, investigadores y críticos publican sus comentarios en Science.

El artículo original, que apareció online en ScienceExpress el pasado mes de diciembre, despertó inmediatamente un acalorado debate en la comunidad científica y en los blogs de ciencia [Experientia docet cubrió la noticia para Amazings.es, aquí; se recomienda su lectura para entender lo que sigue]. Ahora, coincidiendo con la publicación en la revista del artículo [1], quince investigadores han elaborado sus críticas concretándolas formalmente en ocho comentarios técnicos que han aparecido en ScienceExpress junto, por primera vez, con la respuesta también formal de los autores a estas críticas. Más que por su interés técnico, que en esencia ya se hizo público en diciembre, hacemos un repaso de algunos puntos relevantes del debate por su valor educativo a la hora de entender cómo funciona la Ciencia.

En general las críticas ponen de relieve unas técnicas experimentales deficientes y apuntan a explicaciones más plausibles para los resultados que una sustitución de fósforo por arsénico en las biomoléculas.

Rosemary Redfield, de la Universidad de la Columbia Británica (Canadá) fue una de las primeras en alzar su voz en diciembre y es la autora de uno de los comentarios: “Es como encontrar un unicornio en tu patio trasero. La probabilidad de que sea realmente un unicornio es baja, pero si los experimentos se hubiesen hecho verdaderamente bien, entonces habrían sido convincentes. De hecho, los experimentos estaban bastante mal hechos. Es como tener una imagen borrosa del unicornio. Es poco probable que sea de verdad un unicornio.”

En su comentario [2] Redfield se centra en el protocolo de extracción del ADN, asegurando que el material genético no fue purificado convenientemente antes de analizar su contenido en arsénico. Además, añade Redfield, el medio de crecimiento que se suponía libre de fosfato en el que se cultivó la bacteria sí contenía fosfato, el que está presente en la base estructural de las moléculas de ADN, que la bacteria podría haber estado usando para sobrevivir. Para estar absolutamente seguros de que la bacteria estaba usando arseniato (el equivalente con arsénico del fosfato) como decían los autores, afirma Redfield, la cepa tendría que haberse cultivado sin nada de fosfato.

Felisa Wolfe-Simon, del Instituto de Astrobiología de la NASA y primera autora del estudio original, defiende junto a sus colegas sus técnicas de purificación del ADN [3] y afirma que fueron transparentes a la hora de revelar la presencia de pequeñas cantidades de fosfato en el medio. Pero, arguye Wolfe-Simon, los bajos niveles no eran suficientes para mantener el crecimiento, lo que vendría sustentado por la falta de crecimiento en los cultivos de control en medios que contenían cantidades similares de fosfato pero no arseniato.

Pero James Cotner, de la Universidad de Minnesota, y Edward Hall, de la Universidad de Viena, argumentan [4] que los autores sobrestimaron la cantidad mínima de fósforo que necesitaba la célula para sobrevivir y señalan que hay muchas especies de bacterias que sobreviven de forma natural con los bajos niveles presentes en el estudio.

Además los comentaristas aportan explicaciones más sencillas a por qué la bacteria cultivada con arseniato sobrevivió y creció. Así, Patricia Foster, de la Universidad de Indiana, indica [5] que es posible que la cepa bacteriana en cuestión, GFAJ-1, pueda incorporar fosfato a sus células en presencia de un estimulante como el arseniato. Por lo tanto los cultivos de control no probarían que GFAJ-1 crece incorporando arseniato a su ADN, sino que es necesaria la presencia de arseniato para que la bacteria crezca. Foster añade que si las células hubieran estado creciendo activamente e incorporando arseniato a su ADN, entonces su ADN tendría que haber contenido un porcentaje más alto de arsénico del que encontraron los investigadores.

Buena parte del escepticismo nace del hecho de que el arseniato es extremadamente inestable. En su comentario [6] Steven Benner, de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada, calcula que cada enlace dentro de una hipotética molécula de arseno-ADN se hidrolizaría en tan sólo 1 minuto en las condiciones del lago Mono, mientras que una de fosfato-ADN sobreviviría aproximadamente 30 millones de años .

Aunque las críticas concretas varían, la conclusión está clara y coincide con la que apuntamos en su día: es necesaria mucha más investigación para demostrar de forma concluyente que la bacteria incorpora realmente arsénico en sus biomoléculas. Como dice Cotner en una frase que recuerda al Estándar de Sagan (afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias), “Los experimentos no se hicieron con los estándares que requiere un tema controvertido”.

Esta entrada es una participación de Experientia docet en la V Edición del Carnaval de la Química que organiza Scientia.

Referencias:

[1] 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 (2010). A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus. Science (New York, N.Y.) PMID: 21127214

[2] Redfield RJ (2011). Comment on "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus" Science (New York, N.Y.) PMID: 21622706

[3] Felisa Wolfe-Simon, Jodi Switzer Blum, Thomas R. Kulp, Gwyneth W. Gordon, Shelley E. Hoeft, Jennifer Pett-Ridge, John F. Stolz, Samuel M. Webb, Peter K. Weber, Paul C. W. Davies, Ariel D. Anbar, and Ronald S. Oremland (2011). Response to Comments on “A Bacterium That Can Grow Using Arsenic Instead of Phosphorus” Science : 10.1126/science.1202098

[4] Cotner JB, & Hall EK (2011). Comment on "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus" Science (New York, N.Y.) PMID: 21622705

[5] Foster PL (2011). Comment on "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus" Science (New York, N.Y.) PMID: 21622713

[6] Benner SA (2011). Comment on "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic Instead of Phosphorus" Science (New York, N.Y.) PMID: 21622712