A finales de 1910, el investigador alemán Paul Ehrlich (Nobel 1908) junto con su colega japonés Sahachiro Hata, descubrieron el “Salvarsán” el que por 35 años (hasta el advenimiento de la penicilina) fue la única droga existente para combatir la bacteria Treponema pallidum, causante de la sífilis. Sin embargo, el tratamiento con Salvarsán asumía enormes riesgos ya que el principal componente activo es el arsénico, elemento químico altamente tóxico.
Los atributos letales del arsénico han sido relacionados con las muertes de Napoleón Bonaparte y Simón Bolivar, y con las enfermedades crónicas padecidas por pintores de la estatura de Cézanne, Monet y Van Gogh los que usaban a diestra y siniestra el “Verde de París”, pigmento hecho a base arsénico y cobre.
La razón por la que el arsénico es tan venenoso se debe a la capacidad que tiene para sustituir al fósforo, el que junto con el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre, es parte de los seis elementos básicos con los que se construyen las moléculas que forman a todas las células, según el paradigma vigente. El fósforo es parte del ADN que contiene a los genes, del ARN que se encarga de traducir la información genética, de los fosfolípidos que componen a las membranas celulares, y los nucleótidos como el ATP y el GTP responsables de almacenar y transferir energía. Sin fósforo, los huesos serían tan quebradizos como el yeso y, por lo tanto, inútiles para soportar la mecánica de los músculos.
El comportamiento químico del arsénico en su forma iónica (arseniato) es muy semejante a la forma iónica del fósforo (fosfato), por lo que el arseniato puede engañar a la química de la vida y meterse en lugar del fosfato. A pesar de sus semejanzas, existen diferencias importantes entre estos dos elementos, tales como su peso atómico y su labilidad en la formación de enlaces. En general, las moléculas orgánicas que contienen arsénico son más “frágiles” que las hechas de fósforo. Esto hace que las moléculas de la vida en donde el arsénico se ha metido, se conviertan en “monstruos moleculares”, incapaces de realizar su función o bien ser reconocidas por otras moléculas, como las enzimas. Al interrumpirse la respiración, la generación de energía y otras funciones esenciales, ocurre la muerte celular y por consecuencia el fallecimiento corporal.
Hace años se sabe que ciertos metales “menores” son capaces de suplantar a otros en sus funciones metabólicas. Así, en ciertos moluscos y artrópodos el cobre sustituye al hierro, como transportador de oxígeno, y el cadmio al zinc en algunas enzimas. Sin embargo, el cambio total de uno de los seis elementos celulares fundamentales –como lo sería el silicio por carbono– se pensaba poco probable por las diferentes propiedades atómicas.
Cambio de paradigma. Es dentro de este contexto que el hallazgo hecho por la microbióloga Felisa Wolfe-Simon de la NASA, en colaboración con otros investigadores de los Estados Unidos (publicado en la revista Science , 2/12/10), corresponde a un verdadero cambio de paradigma en lo que se refiere a los cimientos de la teoría celular.
Estos científicos descubrieron que la bacteria halofílica (con afición por la sal) GFAJ-1 aislada de pozas saladas y calientes del lago Mono en California, es capaz de usar arsénico en lugar de fósforo para sintetizar compuestos que corresponden al ADN, RNA, lípidos y demás moléculas con los que se construyen las células.
Dentro de la trama de la vida, este organismo es el equivalente microscópico de un “Avatar” el que vive alegremente bajo un ambiente tóxico y lo utiliza para su beneficio. Sin embargo, desde el punto de vista metabólico la pequeña GFAJ-1 es más versátil que un habitante de la mítica Pandora, ya que también tiene la propiedad de usar fósforo y dejar de ser una “criatura rara”. Por lo tanto, la GFAJ-1 puede restablecer una estructura convencional como cualquier otra célula terrestre. Por esta propiedad reversible, la GFAJ-1 se identifica como un descendiente de un linaje aceptado perteneciente a la familia Halomonadaceae, y por lo tanto dentro del tronco común de la vida terrenal. Por eso el descubrimiento de GFAJ-1 rompe las barreras tradicionales sobre la química de la vida y extiende los horizontes a nuevas dimensiones, reforzando con ímpetu la evolución orgánica.
Explicar la evolución. De ahora en adelante las mutaciones genéticas basadas en la estructura del ADN ya no serán las únicas para explicar la evolución, y la biología tendrá que volverse una ciencia más dura para entender las posibilidades que la tabla periódica brinda para construir la vida.
Asimismo, habrá que revisar de qué manera las “llaves” moleculares que reconocen a una química basada en fósforo son capaces de reconocer a una fundada en arsénico. Es como si una llave de ranas hexagonal se ajustara indistintamente a un tornillo de cuatro o de seis puntas. En síntesis, el descubrimiento de GFAJ-1 es equivalente a lo que sería hallar vida en otro planeta, o bien determinar que el elusivo bosón de Higgs, cuya presencia explicaría el origen de la masa de otras partículas elementales como los fotones, verdaderamente no existe'
Por último, la avidez que tiene la modesta GFAJ-1 por el arsénico, podría servir para sustraer y así eliminar esta sustancia que envenena a cerca de 150 millones de habitantes del mundo que no tienen más remedio que beber aguas contaminadas provenientes de acciones inescrupulosas de la minería, la industria obsoleta y de la agricultura indiscriminada.
De este modo, la inusual bacteria GFAJ-1 amante de la sal y del calor, se yergue como una obra de arte de la vida en la tierra que desafía el intelecto y que recapitula la famosa frase del científico ucraniano Theodosius Dobzhansky, que reza: “Nada tiene sentido en Biología si no es a la luz de la evolución”.