Esta célebre bacteria supera cualquier adversidad. Nada la detiene.

Ni el frío, ni el calor, tampoco el viento o la radiación.

En la Estación de Agricultura Experimental de la Universidad Estatal de Oregon, Estados Unidos, el profesor Arthur W. Anderson buscaba nuevas técnicas para esterilizar y conservar la comida enlatada. Era el año de 1956. Arthur expuso latas de carne a dosis letales de radiación para cualquier ser vivo, pero una de ellas se echó a perder. Lo que el señor Anderson encontró, además de carne podrida, fue una bacteria que podía sobrevivir a enormes cantidades de radiación. De color rojo y con un diámetro no mayor a 3.5 micrómetros, esta bacteria puede soportar hasta 15 mil unidades gray de radiación, hecho sorprendente si consideramos que esta cantidad de radiación es 3 mil veces mayor a la dosis letal para cualquier persona.

Desde entonces, esta bacteria es toda una celebridad y forma parte del libro de récords Guinness como «la bacteria más resistente del mundo». Algunos científicos prefieren llamarla Conan, la bacteria. Pero el nombre que le dio Arthur W. Anderson es Deinococcus radiodurans, que simplemente significa extraño gránulo resistente a la radiación. Deinococcus radiodurans no sólo se encuentra en latas de carne sometidas a torturas experimentales, también está presente en el polvo, en el excremento de vacas y elefantes, en el vacío, en ambientes muy ácidos y en lugares con las condiciones más extremas del planeta, como desiertos e incluso en los valles secos de McMurdo en la Antártida, considerado el ambiente terrestre más parecido a Marte, y como pueden suponer bastante adverso, con temperaturas mínimas que llegan a -31 °C. Es por esto que Deinococcus radiodurans es considerada una bacteria poliextremófila.

En sus experimentos Arthur W. Anderson usó radiación gamma producida por fusión nuclear (el mismo tipo de radiación que le dio la capacidad al doctor Bruce Banner de convertirse en el Hulk en el mundo de los cómics). Pero Deinococcus radiodurans también resiste la radiación ultra violeta proveniente del Sol y los rayos X: Conan  es una bacteria radiófila. Sorprendidos por las cualidades de Conan, un grupo de investigación liderado por Craig Venter y Claire M. Fraser, del Instituto para la Investigación del Genoma en Estados Unidos, lograron descifrar el conjunto completo de genes de esta bacteria, es decir, su genoma; cincuenta años después de que Arthur W. Anderson tuviera su primer encuentro con Conan. Esto daba la oportunidad para conocer lo que guardaba Deinococcus radiodurans en la chistera.

Múltiples tipos de radiación. Frío extremo. Sequía. Vacío. Sí, esta bacteria parece estar preparada para superar cualquier reto que se le presente. ¿Cómo lo hace?… Cuida su ADN. La bacteria más resistente del mundo tiene mecanismos para prevenir el daño que pueda sufrir su información genética. Cuenta con todo un arsenal de moléculas para reparar cualquier pérdida o desperfecto y, por si fuera poco, muchas copias de seguridad de sus genes.

La radiación ataca directamente el adn y daña su estructura. En los casos más extremos, el ADN queda deshecho en múltiples pedazos y las células ya no saben cómo respirar,  alimentarse y reproducirse. Para reparar el daño causado por radiación, la bacteria más resistente del mundo tiene enzimas, moléculas especializadas en reparar daños en la estructura del ADN, que pueden desenrollar, cortar, pegar y reajustar la doble hélice del ADN. Incluso, esta bacteria cuenta con enzimas específicas para reparar el daño en su genoma causado exclusivamente por la radiación ultra violeta.

Los ambientes secos, como en el desierto o el frío extremo de la Antártida, también dañan el ADN. Para que en estas condiciones el adn sufra daños, se requiere la presencia de radicales de oxígeno. Un radical es un átomo o molécula que no tiene a todos sus electrones formando parejas, por lo que son inestables y muy reactivos. Si llegan a unirse al ADN, modifican su estructura y dañan la información genética que contiene. Deinococcus radiodurans previene este daño con enzimas encargadas de secuestrar a los radicales de oxígeno antes de que logren llegar al ADN y estropeen la estructura.

Esto puede ser no tan sorprendente, ya que otras bacterias también presentan este tipo de enzimas. Lo que hace a Deinococcus radiodurans especial, es la gran cantidad y diversidad de enzimas que tiene.Con todo este arsenal molecular, puede solventar el daño causado por diferentes circunstancias y en un tiempo récord de tan sólo 12 horas.

Por si fuera poco, Conan, la bacteria, tiene entre cuatro y diez copias de su genoma; condición conocida como poliploidía. Esto permite que disponga siempre de un fragmento de adn sin dañar y a partir del cual restaurar alguna copia dañada. Parece que Deinococcus radiodurans se asegura de tener toda su información respaldada, como cualquier estudiante o investigador que no quiere perder semanas de arduo trabajo.

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Valles secos de McMurdo.

Reciclar para sobrevivir

A pesar de nuestros avances científicos y de comprender cómo funciona el mundo y la vida que hay en él, los humanos apenas comenzamos a darnos cuenta de la importancia que tiene aprovechar los desperdicios y de optimizar el uso de los recursos. La que espero ahora sea una de sus bacterias favoritas, también nos aventaja en eso.

El ADN de cualquier ser vivo está formado por millones de moléculas llamadas nucleótidos. Un nucleótido dañado puede que ya no embone dentro de la estructura en doble hélice característica del ADN, pero Deinococcus radiodurans tiene un mecanismo específico para sacar de su interior los nucleótidos dañados, así evita que se reincorporen al ADN y se acumulen hasta un nivel tóxico. Parte del arsenal de enzimas que responden al daño se encargan de esta tarea. Pero también hay que sintetizar nuevo ADN, lo cual resulta una tarea costosa, ya que se requiere de materia prima y mucha energía. ¡No hay problema! La bacteria más resistente del mundo siempre tiene un as bajo la manga… reutiliza los nucleótidos que dejaron sus congéneres menos resistentes al morir. Sí, Conan es también caníbal.De esta forma obtiene mucho ADN sin daño y no gasta energía en sintetizarlo. Para esta bacteria, el reciclaje es una estrategia más de supervivencia.

¿La semilla extraterrestre de la panspermia?

Conan es capaz de sobrevivir en los ambientes más adversos que existen en la Tierra, ¿y fuera de ella?… Si recuerdan, nuestra protagónica bacteria vive en lugares que asemejan las condiciones ambientales de otros planetas. Pero ¿Conan realmente puede soportar ambientes extraterrestres? Para no quedarse con la duda, en 2011, un grupo de investigación conformado por científicos argentinos y brasileños, dirigidos por Claudia de Alencar Santos Lage, expuso a Deinococcus radiodurans a condiciones de temperatura, vacío y radiación muy parecidas a las que se encuentran en Marte y Europa, una de las lunas de Júpiter. Una vez más, Conan sobrevivió. Aunque no de manera abrumadora. De la población total de bacterias con la que se llevaron a cabo los experimentos, sólo 1% sobrevivió.

Esto fue suficiente para dar inicio a un debate sobre si Conan podía sobrevivir viajes espaciales, quizá escondida dentro de un meteorito expulsado por algún planeta que albergara vida además de la Tierra. Aunque es una posibilidad latente, la idea de que fue esta bacteria la que llegó a un planeta estéril, y dio origen a toda la vida ahora presente, como lo supone la teoría de la panspermia, pasa de lo improbable a lo descabellado, y no tiene apoyo dentro de la comunidad científica. En parte porque Deinococcus radiodurans es quien es, gracias a que ha evolucionado junto con otras bacterias, con quienes ha intercambiado ADN.

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Cultivo de Deinococcus radiodurans.

Es un mundo pequeño

En la actualidad la necesidad de compartir y obtener información es cada vez mayor. Pak Chung Wong y sus colaboradores en Washington, Estados Unidos, conscientes de que el adn es una molécula que permite llevar acabo estos procesos, tomaron la famosa canción de Disney It’s a small world (Es un mundo pequeño) y la codificaron dentro de una hebra de adn, es decir, sintetizaron una molécula de adn que tenía cifrada la canción, bajo un código establecido por ellos. La bacteria que contenía este ADN musical, se reprodujo por cien generaciones. Aún después de replicarse tantas veces, se logró recuperar el ADN con la canción intacta. Parece que Conan, con todo su arsenal de enzimas, es también una biblioteca capaz de soportar los incendios de romanos o las bombas atómicas. Muchos científicos siguen estudiando a Deinococcus radiodurans porque parece que puede servirnos en nuestro camino hacia el futuro. Están muy interesados en usarla en los procesos de biorremediación, es decir, en la limpieza de sitios altamente contaminados por radiación nuclear. Afortunadamente parece no causar ninguna enfermedad o infección en las personas. Imagina tener que luchar contra una infección de la poderosa Conan.

Refrencias:
• Clark, D.P., Dunlap, P.V., Madigan, M.T., Martinko, J.M. Brock (2010) Biology of Microorganisms. SanFrancisco: Pearson.
• Owen White, et al. (1999) Genome Sequence of the Radioresistant Bacterium Deinococcus radiodurans R1. Science 286, 1571
• Abrevaya Ximena, C. et al. (2011). Comparative Survival Analysis of Deinococcus radiodurans and the Haloarchaea Natrialba magadii and Haloferax volcanii Exposed to Vacuum Ultraviolet Irradiation. Journal of Astrobiology, Volumen 11, Número 10.
• DeWeerd, S. (2002) The World’s Toughest Bacterium. Genome News Network. Consultada el 2 de febrero de 2014, http://goo.gl/wQcb7t
• Records Guinnes. http://goo.gl/uiROrg


Este artículo salió publicado en aCércate, la revista de divulgación de la ciencia de la UACM. Fué un producto de la colaboración con Omar Zamora, editor de la revista y también compañero mío del diplomado de divulgación de la ciencia de la DGDC, a quien le agradezco mucho la invitación a participar en esta revista.

Había puesto el link al artículo en el sitio de aCércate, pero algo pasó y ahora no existe, así que les dejo el pdf aquí:  04 BACTERIA

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