Septiembre 10, 2004: Podemos aprender mucho de un microbio. En estos momentos, un diminuto bicho del Mar Muerto esta enseñando a los científicos cosas nuevas sobre la biotecnología, el cáncer y la posibilidad de vida en otros mundos. Y esto es solo para empezar:
Este microbio, llamado Halobacterium, podría tener la clave para proteger a los astronautas de uno de los mayores peligros a los que se enfrentan durante una misión a Marte: la radiación espacial. La severa radiación del espacio interplanetario puede penetrar los cuerpos de los astronautas, dañando el ADN de sus células, lo cual puede provocar cáncer y otras enfermedades. El daño al ADN es algo que también afecta a las personas que sufren cáncer en la Tierra.
Derecha: Células de Halobacterium vistas a través de un microscopio de alta resolución. Las células individuales en la imagen tienen unas 5 micras de largo.[Más información]
El Halobacterium parece ser un maestro en el complejo arte de la reparación del ADN. Esta maestría es lo que los científicos desean aprender: en años recientes, una serie de experimentos realizados por investigadores auspiciados por la NASA en la Universidad de Maryland han sondeado los límites de los poderes de auto-reparación del Halobacterium utilizando las últimas técnicas sobre genética, para determinar exactamente la clase de trucos moleculares que utiliza para conservar su ADN intacto.
"Hemos fragmentado totalmente su ADN. Quiero decir que lo hemos destruido totalmente mediante un bombardeo de radiación. En pocas horas ha logrado reestructurar su cromosoma completo y ponerlo a funcionar en orden", dice Adrienne Kish, miembro del grupo de investigación que está estudiando al Halobacterium en la Universidad de Maryland.
Esta cualidad de poder reparar un ADN deteriorado convierte al Halobacterium en un microbio pequeño pero muy resistente: en los experimentos realizados por el grupo de investigación, el Halobacterium ha sobrevivido a dosis normalmente letales de radiación UV, a extrema resequedad y aun al vacío del espacio.
El Mar Muerto no está tan muerto
¿Pero a qué se debe que el Halobacterium sea un sobreviviente tan tenaz? ¿Qué fue lo que causó su sobresaliente desarrollo en los mecanismos de reparación del ADN? Y ¿cómo funcionan esos mecanismos?
Jocelyne DiRuggiero, líder del grupo de investigación de Maryland ha estado explorando estas preguntas durante los últimos cinco años. Ella piensa que la respuesta tiene como base el hecho de que el Halobacterium vive de forma natural en algunos lugares realmente inhóspitos: en cuerpos de agua ultra salados como es el Mar Muerto.
La mayoría de la vida marina sería afectada y finalmente moriría en el agua salada del Mar Muerto, la cual es entre 5 y 10 veces más salada que el agua normal del mar. La salinidad extrema daña las células de los organismos y especialmente al ADN dentro de esas células. Esto sucede porque las moléculas de ADN están acostumbradas a verse rodeadas por un denso enjambre de moléculas de agua y el ADN realmente depende de la influencia de estas moléculas para mantener su estructura de la doble hélice helicoidal intacta y así evitar el peligro. Pero en aguas ultra saladas, las sales disueltas superan a las moléculas de agua. Privadas parcialmente del contacto con el agua que requieren, las largas tiras de ADN se dañan y aun llegan a romperse, causando una operación anormal o se mueren.
"La evolución para hacer frente a un estilo de vida altamente salino podría explicar porqué el Halobacterium se comporta tan bien en sobrevivir a la radiación y a otros peligros", razona DiRuggiero: "Las altas concentraciones de sal conducen al mismo tipo de lesión en el ADN que produce la radiación", nos explica. "De manera que si los organismos se adaptan a la extrema salinidad, tienen la maquinaria para reparar estas lesiones cuando se encuentran con la radiación".
Izquierda: El Mar Muerto es 5 veces más salado que el resto de los océanos de la Tierra. A medida que el agua se evapora, la sal se sedimenta. Cuando se alcanza el punto de saturación, la sal forma estos pilares. Crédito: Universidad Purdue.
DiRuggiero y su grupo de investigación han comenzado a descubrir esta maquinaria de reparación del ADN en una serie reciente de experimentos auspiciados por el Grupo de Sistemas de Exploracion de la NASA (Exploration Systems Mission Directorate).
En algunos experimentos expusieron células de Halobacterium a una intensa radiación UV. "Utilizamos un UV-C a 254 nm, que es la longitud de onda más letal de los ultra violeta", dice DiRuggiero. La mayoría de los microbios como E. coli que viven en el intestino humano habrían sido completamente eliminados; aun así el 80% de las células de Halobacterium sobrevivieron. De hecho, continuaron viviendo y reproduciéndose como si nada hubiera pasado.
En otros experimentos, los investigadores utilizaron una cámara al vacío en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA para exponer las células de Halobacterium a un vacío similar al del espacio (1 militorr). Aquí, su adaptación en ambientes de agua muy salada se comprobó que fue la protección del Halobacterium: el vacío provocaba que el agua se evaporase y la sal quedase ahí formando cristales. Las pequeñas células de Halobacterium quedaban atrapadas, junto con un poco de agua, dentro de estos cristales.
"El cristal de sal es como una pequeña casa en la cual las células se protegen a sí mismas de una mayor desecación", explica DiRuggiero. Las células pueden dormir en un estado semi-latente dentro de los cristales por muy largo tiempo. Cuando se disuelven nuevamente en agua, las células retornan a la vida, reparan todo el daño ocasionado a su ADN por la desecación parcial, y continúan viviendo.
Derecha: Una enzima reparadora corrigiendo un error en una molécula de ADN. La enzima está a la derecha en color naranja y verde y parte de la doble hélice del ADN está a la izquierda en azul. Crédito de la imagen: Albert Lau.
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