¿Resucitan las bacterias?

 ¿Resucitan las bacterias?

 

Existe una bacteria, denominada Deinococcus radiodurans, (ver) que fue descubierta en 1956. Sobre ella, la revista Nature en 2006 publicó un artículo donde un equipo de científicos de la Unidad 571 del Instituto Nacional de la Salud y de la Investigación Médica de Francia, mostraban como con un nivel de radiación mortal que hace estallar sus cromosomas. Esta bacteria es capaz de reparar su patrimonio genético para volver a la vida. Resucitar, sí…

Deinococcus radiodurans es una bacteria anodina, que está en todas partes y ni siquiera es patógena. La bacteria era conocida desde 1956 y, desde entonces, científicos de todo el mundo trataron de descubrir sus mecanismos de resucitación. Hoy sabemos que el fenómeno lo hace en dos etapas; la primera consiste en reunir en el orden correcto todos los fragmentos de ADN en una cadena lineal, que serán utilizados como modelo para iniciar su síntesis; la segunda, es la etapa de recombinación genética que consiste en reconstituir los cromosomas circulares transfiriendo un gen de un cromosoma a otro (crossing over). Cuando se restaura el genoma en forma idéntica, la síntesis de proteínas es nuevamente operacional. ¡Listo!

D. radiodurans fue descubierto en 1956 por A.W. Anderson en el Oregon Agricultural Experiment Station de Corvallis, en Oregón, donde se estaban realizando experimentos para determinar si alimentos enlatados podían esterilizarse usando altas dosis de radiación gamma. Una lata de carne expuesta a una dosis de radiación pensada para destruir todas las formas conocidas de vida, mostraría que aunque la carne se estropeó, los Deinococcus radiodurans fueron aislados de entre la carne descompuesta.

Hoy, nuevamente tenemos aquí a la bacteria Deinococcus radiodurans, cuando hace tan solo un par de días, (28/08/2020) un grupo de científicos de la misión espacial japonesa Tanpopo ha probado la capacidad de sobrevivir utilizando de nuevo a los deinococos, y demostrarían que las bacterias ubicadas en el centro de las colonias de estos organismos, sobrevivieron hasta 3 años en los paneles de exposición de la Estación Espacial Internacional.

Ya sabíamos que esta bacteria extremófila es capaz de soportar ambientes extremos; que puede soportar temperaturas extremas, puede soportar deshidratación, ambientes al vacío y condiciones adversas con pH ácido. Se ha sugerido que puede vivir en el espacio exterior. El Deinococcus radiodurans (antes Micrococcus radiodurans) como bacteria extremófila, es el segundo organismo conocido más resistente a la radiación, siendo el primero el Thermococcus gammatolerans. Mientras que una dosis de 10 Gy es suficiente para matar a un ser humano, y una dosis de 300 Gy es capaz de matar al 90% las células en una colonia de E. coli, la D. radiodurans puede recibir una dosis instantánea de hasta 2200 Gy con el mismo 90% de pérdida de viabilidad.

Los niveles de radiación en la naturaleza son, por lo general, muy bajos (la radiación más alta conocida es de sólo 200 mGy al año, y está localizada cerca de Ramsar, Irán). Con unos niveles naturales tan bajos de radiación, es poco probable que los organismos desarrollen mecanismos específicos para protegerse de altas dosis de radiación. Por lo que una pregunta recurrente acerca del D. radiodurans es: ¿Cómo un organismo ha podido desarrollar un grado tan alto de resistencia a la radiación?

Valerie Mattimore y John R. Battista de la Universidad Estatal de Luisiana, han sugerido que la radiorresistencia del D. radiodurans es un simple efecto colateral derivado de sus mecanismos para tratar la desecación celular prolongada. Para probar esta hipótesis, realizaron un experimento en el cual demostraron que las cepas mutadas del D. radiodurans que eran susceptibles de daño a causa de la radiación eran también susceptibles de daño a causa de la desecación prolongada, mientras que la cepa original era resistente a ambos fenómenos. Además de la reparación del ADN, el D. radiodurans usa una proteína, la LEA​ (Late Embryogenesis Abundant) para protegerse de la desecación.

Análisis a través del microscopio electrónico han mostrado que el ADN del D. radiodurans está organizado en toroides estrechamente empaquetados en los que toda la energía, correctamente alineada y continuamente  en movimiento armónico y cíclico, pueda facilitar la reparación del mismo. Michael Daly, de la Universidad de Ciencias de la Salud, sugiere que la bacteria al contener grandes cantidades de manganeso en el citoplasma y bajas concentraciones de hierro, promueven la resistencia al proteger las proteínas, pero no el ADN, del daño oxidativo producido por la radiación ionizante.

Utilizando ingeniería genética, los deinococos se han usado en biorremediación para consumir y digerir disolventes y metales pesados, incluso en espacios altamente radiactivos. El gen bacteriano mercúrico reductor de la Escherichia coli se ha clonado en el deinococo para desintoxicar el mercurio iónico encontrado frecuentemente en desechos radiactivos resultantes de la fabricación de armas nucleares. Insertando un nuevo gen a cepas de E. coli mediante el cual pueden sintetizar metalotioneína, este les permite a las bacterias no solo ingerir el mercurio, sino también retenerlo unido a dicha proteína. Los mismos ingenieros desarrollaron una especie de deinococo capaz de desintoxicar el mercurio y el tolueno en desechos radiactivos mezclados.

Regresando al inicio, ya los biólogos Miroslav Radman y Matthew Meselson (Nature 2006) habían especulado sobre la posibilidad de que mecanismos similares a los usados en la reparación del ADN del Deinococus radiodurans pudieran incorporarse en el genoma de especies superiores con el fin de producir el rejuvenecimiento de dichas especies. Todo estará por verse en el futuro…

Maracaibo, jueves 3 de septiembre 2020