Bacteria hallada por la NASA: un biólogo nos amplía la información

Este texto de Federico G. Witt, un amigo de Axxón y licenciado en Biología desde 1990 en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), con la especialidad de Bioquímica y Biología Molecular, y doctorado luego en 1995, nos amplía de manera exclusiva para Axxón el panorama de la forma de vida que, según los primeros análisis, reemplaza uno de los elementos básicos de su estructura por el arsénico

La verdad es que el ADN es lo primero en lo que se piensa cuando nos dan una noticia como la de la bacteria que utiliza arsénico en lugar de fósforo si este nutriente escasea. Sin embargo, para la gente que esté interesada en profundizar un poco en este tipo de avances y desee una visión global de la importancia del fósforo en los seres vivos (normalmente en forma de fosfato unido covalentemente a otros grupos mediante enlaces fosfodiéster), creo que está bien ofrecer en Axxón una panorámica de los papeles más importantes que juega este elemento en la célula. Me voy a ceñir al nivel celular, aunque no olvidemos que el fósforo es el principal componente de los huesos, cuya composición es en un 50% hidroxiapatito (mineral, una forma cristalina del fosfato cálcico); además se encuentra en los dientes, caparazones, escamas, cuernos…, y en las partes duras de muchos corales, esponjas, etc.

En las células, y me refiero a todas las células (eso se creía hasta el pasado jueves), el fósforo, aunque cuantitativamente represente sólo el «quinto elemento» de la vida (¡como Mila Jovovich!), tiene una importancia cualitativa enorme. Como he mencionado, ya citaste su papel en los ácidos nucleicos, en los que un grupo fosfato actúa como grapa entre los azúcares para formar el esqueleto de la cadena, pero además:

-No hay más que echar un vistazo a cualquier mapa de rutas metabólicas (por ejemplo a este de Sigma-Aldrich) y enseguida apreciaremos cuántos metabolitos intermedios, e incluso finales, están fosforilados. Una proporción enorme. El grupo fosfato actúa con frecuencia para “secuestrar” o compartimentar los metabolitos. De esta forma no se escapan de sus compartimentos, o incluso de la propia célula, y son procesados en los lugares donde están presentes las enzimas (proteínas que catalizan reacciones bioquímicas) que los transforman. Además, dos de las moléculas más importantes en bioenergética, el ATP y el NAD(P)H, ambas fosforiladas, son sustratos o productos de varios pasos clave en todas las rutas metabólicas esenciales; se trata de verdaderas monedas energéticas. En el caso de los nucleótidos de piridina (también aquí) el papel de los fosfatos es estructural, forman parte de las moléculas, pero en el del ATP el tercer fosfato (su fórmula está en el artículo del 3 de diciembre), llamado fosfato gamma, está unido al anterior por un enlace muy energético. La energía contenida en ese enlace es la que el trinucleótido de adenosina transporta de un lugar de la célula a otro para energizar las reacciones enzimáticas en las que interviene, pues de lo contrario estarían desfavorecidas termodinámicamente.

-Además, la fosforilación-defosforilación de proteínas es un método muy común de regulación enzimática (o de proteínas en general). Podríamos entenderlo como que la presencia del grupo fosfato es el «ON» y su ausencia el «OFF» (a veces es al contrario) para que una proteína funcione o no en determinados momentos y bajo unas condiciones celulares específicas. En ocasiones, las mismas proteínas quinasas (o kinasas, así se llaman las que añaden fosfato a cualquier sustrato) y fosfatasas (se lo quitan), enzimas reguladoras de otras proteínas, a su vez están reguladas por otras quinasas y fosfatasas que las regulan a ellas (Quis custodiet ipsos custodes). Hay procesos en los que se sucede toda una cascada de reacciones encadenadas, entre las que hay fosforilaciones o defosforilaciones. Los más típicos son los que se involucran en los fenómenos de transducción y amplificación, modulación o filtrado de señales.

-Y no olvidemos a los fosfolípidos que conforman las membranas celulares: lo que engloba en su interior al resto de la célula es una membrana formada por una doble capa de lípidos que tienen una «cabeza polar», un fosfato, gracias a la cual, debido a su diferente hidrofobicidad, pueden orientarse a modo de “sándwich” en el que el pan vendría representado por estas cabezas de fosfato y lo del interior serían las “colas” enfrentadas de los ácidos grasos (membrana plasmática). Esta doble capa rodea, como he dicho, a toda la célula; pero también, dentro de ella, a cada uno de los orgánulos (núcleo, mitocondrias, cloroplastos, retículos, aparato de Golgi, peroxisomas, lisosomas…). Algunos de estos orgánulos pueden tener dos o más de estas bicapas fosfolipídicas.

-Hay muchas otras moléculas orgánicas de suma importancia que contienen fósforo, como las fosfoproteínas (el fosfato interviene en procesos fundamentales, como el reconocimiento e interacción proteína-proteína), algunas vitaminas, cofactores, etc. De hecho, el fósforo es, junto con el nitrógeno y el hierro, el nutriente limitante principal en la mayoría de los ecosistemas terrestres. Eso significa que los organismos pueden proliferar hasta que se agota el fósforo en su entorno, y dejan de hacerlo en ese momento a no ser que llegue más fósforo al sistema. Esto es vital en procesos en los que interviene el ser humano, que es un gran suministrador de fósforo (jabones industriales, procesamiento de alimentos, aguas residuales, agricultura y ganadería…). El aporte excesivo de fósforo causa un fenómeno de gran impacto ambiental (negativo) denominado eutrofización de las aguas.

Lo que he mencionado hasta ahora no es todo, pero creo que es suficiente para que nos hagamos una idea sobre la importancia del fósforo en la naturaleza. Ahora, pensemos durante un momento lo que ocurre en la bacteria hallada por la NASA: el arsénico sustituye al fósforo en todos estos metabolitos, enzimas reguladoras y reguladas, membranas, material genético… No estamos hablando de una particularidad puntual. No nos referimos a una ruta metabólica secundaria alternativa, ni a un orgánulo especial, ni a una curiosa e irrelevante resistencia a un veneno: estamos diciendo, o así lo entiendo yo, al menos tras haber leído las noticias de que disponemos hasta el momento, que hay organismos en los que toda la bioquímica se escribe con arsénico en lugar de fósforo. Y tras la bioquímica, la ecología.

Lo que me gustaría que quedara claro con este mensaje es que el hecho de que se haya encontrado un organismo capaz de crecer utilizando arsénico en lugar de fósforo, incorporando y utilizando al primero allí donde el resto de los seres vivos usamos el segundo, no es una mera curiosidad ni un hecho baladí. Mucha gente esperaba que el anunciado hallazgo de la NASA fuera la demostración de que hay vida en Titán, y se han sentido defraudados al no ser así. Creo que no deberían. A mí al menos no me sorprende el hecho de que se pueda encontrar bacterias en otros planetas o lunas. Cualquier día de estos tenemos la noticia que lo confirma. Pero que aquí, en casa, en nuestra querida Tierra, todavía podamos sorprendernos ante la flexibilidad y la adaptabilidad que ofrece la madre Naturaleza, me parece una noticia que merecía la expectación cuyo anuncio (con toda intención, sin duda) causó días atrás.

Fuente: Axxón. Aportado por Federico G. Witt


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