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El descubrimiento de un "bicho de arsénico" expande la definición de la vida

El descubrimiento de un "bicho de arsénico" expande la definición de la vida Diciembre 2, 2010: Con el apoyo de la NASA, un grupo de investigadores ha descubierto el primer microorganismo terrestre capaz de desarrollarse y reproducirse utilizando arsénico, un elemento químico muy tóxico. El microorganismo, que vive en el Lago Mono, California, sustituye al fósforo por arsénico para construir su ADN y otros componentes celulares.

Imagen microscópica del GFAJ-1 creciendo en arsénico. [Imagen ampliada] "La definición de la vida acaba de expandirse", dijo Ed Weiler, administrador asociado de la NASA para el Directorio de Misiones Científicas, en las oficinas centrales de la agencia, ubicadas en Washington. "Conforme avanzamos en nuestros esfuerzos por encontrar signos de vida en el sistema solar, tenemos que ampliar nuestro pensamiento, hacerlo más diverso y considerar que puede existir vida de una manera diferente a la que conocemos".

El hallazgo de una composición bioquímica alternativa alterará los libros de texto de biología y expandirá el alcance de la búsqueda de vida fuera del planeta Tierra. La investigación será publicada en la edición de esta semana de la revista Science Express.

Carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre son las seis piezas básicas de todas las formas de vida conocidas en la Tierra. El fósforo es parte de la columna vertebral química del ADN y del ARN, las estructuras que transportan las instrucciones genéticas para la vida, y es considerado un elemento esencial para todas las células vivas.

El fósforo es un componente esencial de la molécula que transporta la energía en todas las células (el adenosín trifosfato) y también de los fosfolípidos que conforman todas las membranas celulares. El arsénico, aunque es químicamente similar al fósforo, es venenoso para la mayoría de los seres vivos en la Tierra. El arsénico destruye los senderos del metabolismo porque, químicamente, se comporta de manera similar al fosfato.

"Sabemos que algunos microbios pueden respirar arsénico, pero lo que encontramos es un microbio que hace algo completamente distinto: construye partes de sí mismo con el arsénico", dijo Felisa Wolfe-Simon, una becaria de Investigación en Astrobiología para la NASA, en el Centro de Estudios Geológicos de Estados Unidos (U.S. Geological Survey, en idioma inglés), en Menlo Park, California, y quien dirigió al equipo que llevó a cabo la investigación. "Si algo aquí en la Tierra puede hacer algo tan inesperado, ¿qué más puede hacer la vida que aún no hemos visto?"

Mayor información en la pagina web http://ciencia.nasa.gov/ciencias-especiales/02dec_monolake/

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El meteorito ALH84001: ¿Huellas de vida en Marte?

Por Alberto González Fairén <agfairen@hotmail.com>

21 jul 2001 - El descubrimiento de restos de posible origen biológico en el interior del meteorito marciano ALH84001 ha suscitado un interesante y prolongado debate: ¿se trata realmente de estructuras minerales de origen microbiano?

El meteorito ALH84001
Los últimos análisis llevados a cabo por un equipo coordinado por investigadores de Lleida y Madrid sugieren que, efectivamente, podemos estar ante los restos fósiles más antiguos jamás encontrados.

El ALH84001 es un fragmento rocoso de 1,9 kg. de peso, compuesto básicamente por el silicato mineral ortopiroxina, con inclusiones de vidrios feldespáticos, olivina y fases de carbonatos y filosilicatos.
Se cree que el ALH84001 fue arrancado de la superficie de Marte hace 16 millones de años, y llegó a la Tierra hace 13.000 años, cayendo en la Antártida. Recogido en 1984, no fue hasta 1996 cuando el equipo del doctor McKay propuso por primera vez que podría contener restos de actividad biológica.

Composición del meteorito
La hipótesis se planteó en base al descubrimiento de glóbulos de carbonato en el interior del meteorito, constituidos cuando aún formaba parte de la litosfera de Marte, por infiltración de agua líquida rica en CO2 en las fracturas de la roca. Sin embargo, es cierto que la morfología de los glóbulos de carbonato, dispuestos en capas concéntricas con una evidente zonación química, puede explicarse mediante reacciones a alta temperatura por procesos de coprecipitación; y los hidrocarburos policíclicos aromáticos se pueden sintetizar por procesos catalíticos inorgánicos.
No obstante, lo que parecía corroborar definitivamente la existencia de una biosfera en Marte al principio de su historia, fue el descubrimiento de ciertas estructuras microscópicas tubulares en el interior de los glóbulos, que presentaban grandes similitudes morfológicas con algunos grupos bacterianos terrestres muy antiguos.

Durante años se discutió si el tamaño de tales microestructuras era suficiente como para albergar la maquinaria biológica mínima de un ser vivo, pues ninguna sobrepasa los 700 nm. Pero, en realidad, el tamaño mínimo de la vida no está definido aún; aparte de que podría tratarse de fragmentos de unidades mayores. MV-1, bacteria magnetotáctica terrestre, mostrando su cadena de cristales en esta fotografía realizada con microscopio electrónico de transmisión. (Bazylinski, D.A.).

Magnetita biológica
Pero, una vez más, conocemos procesos catalíticos inorgánicos capaces de rendir formas, si bien no iguales, sí muy similares. Es aquí donde adquiere su importancia el descubrimiento, en 1998, y la posterior caracterización, en 2001, de cadenas de cristales de magnetita en ALH84001, todas ellas en el interior de glóbulos de carbonato. Son idénticas a las que forman algunas bacterias terrestres para su orientación geográfica en atención a los polos magnéticos: las bacterias magnetotácticas nadan hacia el norte en el hemisferio septentrional, pues aquí el campo magnético apunta hacia el norte y hacia abajo, y así buscan el fondo de los sedimentos, donde la escasa concentración de O2 es la adecuada para su desarrollo, ya que se trata de organismos anaerobios o microaerófilos; en el hemisferio meridional, el campo magnético señala hacia el norte y hacia arriba, y por eso aquí las bacterias buscan el sur.

Resulta imposible distinguir física, química o morfológicamente las cadenas de cristales de ALH84001 de las que forma la bacteria magnetotáctica marina MV-1. El análisis presentado en 2001 por el equipo del doctor Wierzchos, de la Universitat de Lleida, y la doctora Ascaso, del CSIC, revelan que los cristales están organizados en cadenas en ambos casos para maximizar el momento dipolar del conjunto, orientándose en el eje mayor de la cadena y dejando espacios entre ellos, lo que otorga estabilidad y flexibilidad a la estructura.

Además, los cristales de magnetita tienen el mismo tamaño y forma, están constituidos exclusivamente por Fe y O, alcanzan un elevado nivel de perfección cristalográfica para no perder propiedades ferromagnéticas y crecen en la misma dirección. Todas estas características avalan sin lugar a dudas su origen biológico.

¿Contaminación terrestre o vida marciana?
Pero, aunque se trate efectivamente de restos de formas vivas, ¿cómo asegurar que proceden de Marte y que no son producto de contaminación por materiales terrestres? Una posible respuesta a esta esencial pregunta ha llegado también gracias al trabajo de los doctores Ascaso y Wierzchos: las cadenas de magnetita están protegidas por cristales de plagioclasa que recubren muchos globulos de los carbonatos y los aíslan del medio.

El proceso habría requerido varias etapas: hace 3.900 millones de años una suspensión rica en carbonatos y restos de cadenas de magnetita penetra las fisuras de la roca ígnea sobre la superficie del Marte; evaporación del medio liquido provoca precipitación de los carbonatos conjuntamente con cristales de magnetita y las cadenas compuestas del mismo mineral - supuestos restos de las magnetobacterias. Tiempo más tarde, la refusión y recristalización de los silicatos del meteorito aislaría algunos de los carbonatos del medio externo, preservando su contenido de posteriores contaminaciones.

Esta secuencia de acontecimientos explicaría la presencia de restos de las bacterias magnetotácticas, móviles por lo tanto y no endoliticas, en el interior de una roca aislada en la Antártida. Pero no es menos cierto que aún quedan muchas preguntas por responder: ¿los cristales de piroxenita no podrían estar recubriendo el final de una vena carbonácea seccionada transversalmente, siendo el aislamiento sólo en apariencia, producto de un efecto óptico? ¿Cómo se entiende la fusión y recristalización de plagioclasas, que requieren temperaturas del orden de 1200ºC, sin efecto sobre los carbonatos y su posible contenido de origen biológico?
Recientemente un trabajo de los doctores Ascaso y Wierzchos ha demostrado que algunos carbonatos que contienen las cadenas nunca han tenido ningun tipo de contacto con medio externo, despues de estar sellados con plagioclasa. El experimento se ha realizado en la siguente manera: un fragmento de roca se mantuvo durante meses en vacio y en solucion concentrada de acetato de uranio. Despues de este tratamiento fue incluido en resina, cortada, pulida y asi llegaron a las secciones transversales de los carbonatos aislados por plagioclasa. En esos glóbulos encontraron las cadenas pero ningún resto de uranio aplicando técnicas SEM-BSE y microanalisis EDS.

Continuará...
En cualquier caso, el proceso de análisis de las muestras continúa. Es muy posible que en poco tiempo podamos conocer nuevos argumentos tanto a favor como en contra del origen biogénico de las estructuras de ALH84001. Si se llegara a determinar sin lugar a dudas la presencia de bacterias magnetotácticas en Marte al principio de su historia, supondría un aval definitivo a las teorías que sostienen que el planeta gozó, en algún tiempo al menos, de un campo magnético planetario de cierta entidad, así como de un clima más benigno, con una atmósfera más densa y agua líquida en superfície.