La investigación en astrobiología financiado por la NASA ha cambiado el conocimiento fundamental acerca de lo que comprende toda la vida conocida en la Tierra.
Los investigadores realizaron pruebas en el duro ambiente del lago Mono en California y han descubierto el primer microorganismo conocido en la Tierra capaz de prosperar y reproducirse utilizando el arsénico de sustancias químicas tóxicas. Este microorganismo utiliza el arsénico para reemplazar el fósforo en los componentes de su célula.
«La definición de la vida acaba de ampliar,» dijo Ed Weiler, administrador asociado de la NASA para el Directorio de Misiones Científicas en la sede de la agencia en Washington. «Mientras tratamos de dirigir nuestros esfuerzos a buscar señales de vida en el sistema solar, también tenemos que pensar de manera más amplia, y más diversa para considerar lo que no se sabe de la vida.»
Este hallazgo de una composición bioquímica alternativa que va a alterar los libros de texto de biología y ampliar el alcance de la búsqueda de vida fuera de la Tierra. La investigación se publica en la edición de esta semana de Science Express.
De carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre son los seis elementos básicos de todas las formas de vida conocidas en la Tierra. El fósforo es parte de la estructura básica del ADN y ARN, las estructuras que transportan instrucciones genéticas para la vida, y se considera un elemento esencial para todas las células vivas.
El fósforo es un componente central de la molécula que transporta energía en todas las células (adenosin trifosfato) y los fosfolípidos que forman todas las membranas celulares. El arsénico, que es químicamente similar al fósforo, es venenoso para la mayoría de la vida en la Tierra. El arsénico altera las vías metabólicas, porque químicamente se comporta de manera similar al fosfato.
«Sabemos que algunos microbios pueden respirar arsénico, pero lo que he encontrado es un microbio que hace algo nuevo – que es la construcción de partes de sí mismo empleando arsénico», dijo Felisa Wolfe-Simon, un Astrobiología de la NASA . Según las entrevistas que se realizaron en Menlo Park, California, y al grupo científico principal del equipo de investigación se concluyo que, «Si hay algo que aquí en la Tierra puede hacer algo tan inesperado, ¿qué más puede hacer la vida que no hemos visto todavía?»
El microbio descubierto recientemente, la cepa GFAJ-1, es un miembro de un grupo común de bacterias, el Gammaproteobacteria. En el laboratorio, los investigadores lograron hacer crecer microbios del lago en una dieta que era muy baja en fósforo, pero incluía porciones generosas de arsénico. Cuando los investigadores quitaron el fósforo y lo reemplazaron completamente por arsénico los microbios continuaron creciendo. Los análisis posteriores indicaron que el arsénico era utilizado para producir los bloques de construcción de nuevas GFAJ-1 en las células.
La cuestión clave de la investigación fue cuando el microorganismo se cultivo en arsénico e hizo que el arsénico en realidad se incorporara en la maquinaria de los procesos bioquímicos vitales del organismo, como el ADN, las proteínas y las membranas celulares. Una variedad de técnicas sofisticadas de laboratorio se utilizaron para determinar que el arsénico se incorporó en el organismo.
El equipo optó por explorar el Lago Mono, debido a su composición química inusual, especialmente por su alta salinidad, alcalinidad alta, y los altos niveles de arsénico. Esta química es en parte un resultado del aislamiento del lago Mono de sus fuentes de agua dulce durante 50 años.
Los resultados de este estudio se dará información sobre muchas áreas, incluyendo el estudio de la evolución de la Tierra, la química orgánica, los ciclos biogeoquímicos, la mitigación de la enfermedad y la investigación del sistema terrestre. Estos resultados también abrirán nuevas fronteras de la microbiología y otras áreas de investigación.
«La idea de bioquímicas alternativas para la vida es común en la ciencia ficción», dijo Carl Pilcher, director del Instituto de Astrobiología de la NASA en el Centro Ames de la agencia de Investigación en Moffett Field, California «Hasta ahora, una forma de vida con arsénico como un bloque de construcción era sólo teórica, pero ahora sabemos que existe esta forma de vida en el Lago Mono. »
El equipo de investigación incluye a científicos del Servicio Geológico de EE.UU., Universidad Estatal de Arizona en Tempe, Arizona, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, en Livermore, California, la Universidad de Duquesne en Pittsburgh, Penn., Y la de Stanford de Radiación Sincrotrónica luminosa en Menlo Park, California
El programa de Astrobiología de la NASA en Washington contribuyó con financiamiento para la investigación a través de su programa de Exobiología y Biología Evolutiva y el Instituto de Astrobiología de la NASA. Programa de Astrobiología de la NASA apoya la investigación sobre el origen, evolución, distribución y futuro de la vida en la Tierra.