ARSÉNICO POR COMPASIÓN: TRES LUSTROS DESPUÉS

 

La investigadora Felisa Wolfe-Simon trabajando en Mono Lake. Foto.

Desde las minúsculas bacterias a las gigantescas ballenas o a los majestuosos secuoyas, todos los organismos vivos dependen de la combinación molecular de seis elementos: oxígeno, carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Se requieren otros elementos necesarios para la vida, por ejemplo, el hierro para formar la hemoglobina, pero los seis primeros son los constituyentes mayoritarios que requieren todos los seres vivos.

Hace ahora quince años

En un artículo publicado en Science hace ahora justamente quince años (del que me ocupé poco después en este mismo blog con un post, Arsénico por compasión, cuyo título me pareció sugestivo), un equipo de doce investigadores del Instituto Astrobiológico de la NASA y del Servicio Geológico de Estados Unidos encabezado por la doctora Wolfe-Simon, planteó una posible excepción a ese paradigma bioquímico que parecía inamovible.

La excepción consistía en un linaje bacteriano que el grupo había logrado cultivar en laboratorio reemplazando en sus biomoléculas el fósforo por arsénico, un compuesto capaz de aniquilar a cualquier otro organismo conocido. La principal implicación de aquel hallazgo consistía en recordarnos que la vida tal y como la conocemos puede ser mucho más flexible de lo que pensamos o imaginamos normalmente.

La hipótesis de partida del equipo era que como ambos metaloides tienen unas características químicas similares (son vecinos en la tabla periódica), el arsénico podría haber sido un sustituto del fósforo en organismos primitivos como las bacterias. El fósforo, en forma de diferentes fosfatos, es un elemento fundamental tanto en las cadenas de ADN y ARN, como en dos moléculas, el ATP y el NAD, que son claves para la transferencia energética celular.

El problema para confirmar tal hipótesis era que el arsénico resulta tóxico para todos los seres vivos precisamente porque las células intentan sustituirlo por el fósforo en sus actividades metabólicas. Un problema añadido para la hipótesis era que a pesar de que los arseniatos son muy similares en su comportamiento químico a los fosfatos, también son mucho más inestables en el agua, por lo que ninguna célula sería capaz de obtenerlos del medio.

Paisaje de Mono Lake. Foto de Luis Monje ©

Para probar su hipótesis, el equipo de Wolfe-Simon colectó lodos de Mono Lake, un lago del desierto californiano de la Gran Cuenca, cuyas aguas son muy ricas en sales, entre ellas arseniatos (los cinéfilos pueden empaparse del lago en el western Infierno de cobardes, dirigido y protagonizado por Clint Eastwood, un largometraje rodado íntegramente en Mono Lake). Tras obtener los microorganismos a partir del lodo, los científicos los hicieron crecer en laboratorio incrementando las concentraciones de arseniato sin añadir fosfatos, una adición ⎼la de estos últimos⎼ que es obligada cuando se desea cultivar microorganismos en laboratorio.

La técnica consistió en trasplantar sucesivamente los microorganismos a medios cada vez más empobrecidos en fósforo hasta hacerlo desaparecer por completo. En esas condiciones, cualquier organismo que quisiera formar material genético o cualquier otra biomolécula debería utilizar arseniatos para sobrevivir… si es que eran capaces de hacerlo.

Cuando la concentración de fósforo era nula, surgió la sorpresa: bajo el microscopio los investigadores detectaron los veloces movimientos de la cepa bacteriana GFAJ-1. Tras comprobar que no existían contaminaciones externas de fósforo, el equipo inició una serie de sofisticados análisis para comprobar si el arsénico había sido utilizado por la cepa bacteriana. Los resultados confirmaron la hipótesis: el arsénico aparecía en fragmentos de proteínas, grasas y ácidos orgánicos bacterianos. Y lo hacía en forma de arseniatos como sustitutos de los fosfatos en los típicos enlaces químicos con los átomos de carbono y oxígeno. Aparentemente, para la cepa GFAJ-1 el letal arsénico se había transformado en vital. Una conclusión tan bonita como precipitada.

Para el equipo, el experimento confirmaba que se había aislado una bacteria que utilizaba el arsénico para vivir. El artículo no sostenía en ningún momento que la cepa bacteriana utilizara de forma natural el arsénico. Los lodos salinos de Mono Lake contienen tanto fósforo como arsénico y, de hecho, los cultivos bacterianos crecen mejor cuando se les añade fósforo.

Lo interesante era que si la cepa GFAJ-1 podía crecer en ausencia de fósforo, otros organismos terrestres podrían hacerlo también de forma natural y, aún más, que organismos similares podrían haber prosperado en las aguas hidrotermales ricas en arsénico que conformaron los mares de la Tierra primitiva hace 3.500 millones de años. El sueño dieciocho veces centenario del sofista epicúreo y cínico Luciano de Samósata podía ser una realidad.

Los microorganismos de Mono Lake aguantan todo

Las bacterias de Mono Lake son organismos extremófilos, es decir, capaces de desenvolverse en condiciones naturales extremas de altísimas o bajísimas temperaturas, acidez o salinidad. Aunque el artículo de Wolfe-Simon y colegas no contenía ni una sola alusión a la vida extraterrestre, los extremófilos interesan a los investigadores que especulan para buscar formas de vida extraterrestre: si en la Tierra hay organismos capaces de vivir en entornos poco comunes y difíciles, se amplían las posibilidades de que exista o haya existido la vida en otros rincones del universo, en condiciones extrañas y hostiles en las que la vida, tal y como la concebimos nosotros, nunca podría existir.

Extremófilos termófilos producen algunos de los vistosos colores de la fuente termal Grand Prismatic Spring, en Yellowstone National Park. Foto de Carsten  Steger.

Para la NASA, siempre muy dependiente del presupuesto público para proseguir sus investigaciones espaciales, la cuestión estaba muy clara: el trabajo del equipo de Wolfe-Simon sobre las bacterias adictas al arsénico ampliaba la probabilidad de encontrar vida extraterrestre y con ello las posibilidades de obtener más recursos federales.

Pero no toda la comunidad científica estaba de acuerdo, porque aun admitiendo la fiabilidad del experimento, muchos científicos argumentaban que no había pruebas concluyentes de que el arsénico encontrado en los fragmentos celulares bacterianos no fuera una acumulación en las vacuolas (una especie de vertederos donde se concentran los desechos de la actividad celular) y no una auténtica incorporación a la actividad bioquímica metabólica. Para demostrarlo concluyentemente, argumentaban, sería necesario encontrar al menos una enzima funcional con arsénico y demostrar que el ADN y otras biomoléculas siguen siendo funcionales tras incorporar los arseniatos, algo que el experimento no había logrado demostrar. Hasta ahora, tales enzimas no han podido detectarse.

Quince años después

Sea como fuese, durante unos pocos días de diciembre de 2010, el mundo fantaseó con el descubrimiento de vida extraterrestre. La NASA presentó “un descubrimiento astrobiológico” que iba a impactar en la búsqueda de vida más allá de la Tierra.

El resultado fue una de las mayores polémicas científicas de la historia reciente, una historia que el 24 de julio de 2025 incorporó un nuevo capítulo con la decisión de Science de retirar el estudio, lo que significa la mayor desacreditación que puede sufrir una publicación científica. Y es que, aunque los investigadores estadounidenses presentaron datos extraordinariamente llamativos, otros equipos no lograron replicar los resultados, algo imprescindible si se quiere mantener que el ADN puede construirse en arsénico prescindiendo del fósforo, una conclusión extraordinariamente disruptiva, que exige pruebas concluyentes. Las pruebas no fueron aportadas en el trabajo original y nunca han conseguido otros equipos que replicaron los experimentos: los grupos independientes que intentaron criar las bacterias originales bañadas en arsénico comprobaron que, efectivamente, estas bacterias extremófilas eran resistentes al compuesto, pero sin que ello supusiera que lo usasen en lugar de fósforo para construir ADN.

La polémica es un caso de libro de un trabajo experimental bien hecho, pero que llega a conclusiones incorrectas. Claramente, no hubo mala conducta, ni falta de profesionalidad por parte de los autores del artículo original; simplemente, se trató de errores en la interpretación y discusión de los datos experimentales que les llevó a conclusiones erróneas, algo habitual en ciencia.

Pero el problema en este caso es que el artículo de Wolfe-Simon y colaboradores fue anunciado solemnemente en una conferencia de prensa ampliamente publicitada por la NASA, que ahora se comprueba a todas luces hiperbólica.

Las Crónicas marcianas de Ray Bradbury narran la colonización de Marte: las esperanzas en una vida mejor de los pioneros terrícolas, el descubrimiento de vida marciana y los conflictos que se generan, la rápida desaparición de los alienígenas y la imagen final de la última familia terrestre que ve reflejada en el agua de los canales del planeta rojo el angustiado rostro de los últimos marcianos. A pesar de su ubicación en el género de la ciencia ficción, Crónicas marcianas es una incisiva y nostálgica reflexión sobre las fronteras entre la realidad y los sueños, y la capacidad creadora y destructora del ser humano.

Animados por lo que Stephen Jay Gould denominaba «fantasía provinciana» e impulsados por nuestra tendencia homocéntrica de considerar a la Tierra el centro del universo, ignorando que la magnitud de aquel es tan inconmensurable que cualquier forma de vida es posible, seguimos empeñados en elucubrar sobre las posibilidades de vida extraterrestre tomando como referencias pruebas triviales o experimentos científicos que nada tienen que ver con la épica bradburyana de la civilización marciana.