La Singularidad Desnuda

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Nanobacterias, nanopartículas y proto-vida

Posted by Carlos en abril 23, 2008

ALH84001 nanostructuresCuando en 1996 se hicieron públicos los estudios preliminares de las nanoestructuras encontradas en el meteorito marciano ALH84001 hubo un gran revuelo, controversia y expectación. Se sugería que estas nanoestructuras -con un tamaño de 20-100 nm- podrían ser restos fosilizados de formas de vida bacteriana o similar, lo que supondría la confirmación de la existencia de vida fuera de la Tierra. Entre los primeros argumentos contrarios a tal interpretación de estas estructuras estaba su pequeño tamaño, inferior a la de las más pequeñas bacterias terrestres conocidas (los micoplasmas, de unos 150-250 nm de tamaño). Actualmente sigue sin estar claro si dichas estructuras tienen origen biológico, o incluso si de tenerlo hay que buscarlo fuera de la Tierra o puede ser una contaminación posterior a la llegada del meteorito. En cualquier caso, es interesante retomar la cuestión del tamaño, precisamente en relación con otra hipotética familia de microorganismos (o mejor dicho, nanoorganismos) que está dando que hablar en los últimos tiempos: las nanobacterias.

Las primeras referencias específicas hacia las nanobacterias en un entorno biológico datan de 1998 (previamente -en 1981- había habido especulación a partir de hallazgos en rocas, similares a los mencionados en el caso del meteorito marciano). En un artículo publicado en PNAS, dos investigadores de la Universidad de Kuopio en Finlandia sugerían que este tipo de organismos -autorreplicantes y con ADN- eran los responsables de la deposición de fosfato de calcio en los cálculos renales. Este planteamiento fue muy controvertido, ya que se estaba hablando de tamaños inferiores a los de la mayoría de virus, que no pueden replicarse de manera autónoma. De hecho, se ha sugerido que unos 140 nm es el límite inferior para el tamaño de una célula: con menos de eso no hay espacio para el ADN y las proteínas necesarias para que ésta funcione. La interpretación alternativa era la de nanopartículas contaminadas con ADN de bacterias circundantes y que de alguna forma eran capaces de replicarse y producir apatita, extremo este último que no resultaba tampoco muy satisfactorio como planteamiento.

La controversia puede estar sin embargo cerca de su fin si se confirman los hallazgos de Jan Martel y John Ding-E Young en un reciente trabajo titulado

y que ha sido publicado en los Proceedings of the National Academy of Sciences. En este trabajo los autores han sido capaces de sintetizar nanopartículas cuya apariencia y comportamiento son idénticos a las supuestas nanobacterias identificadas en el suero sanguíneo. Estas nanopartículas se forman a partir de una reacción química entre calcio y CO2, sustancias que se encuentran de manera natural en la sangre, y asombrosamente son capaces de “reproducirse”, esto es, de producir nuevos cristales calizos. El fenómeno distintivo que hace que estos cristales no sean de gran tamaño es la presencia de moléculas orgánicas que envuelven a estas nanopartículas, impidiendo su crecimiento normal y forzándolas a adoptar la forma esférica o alargada típica de bacterias. No se ha localizado traza alguna de ADN, y las supuestas bacterias continuaron comportándose de la misma forma tras ser literalmente cocidas con una dosis de 30 kGy de rayos gamma (el doble de lo que tolera Deinococcus radiodurans, la bacteria más resistente a la radiación).

Aunque esto puede suponer el fin de la especulación acerca de si estas partículas eran realmente seres vivos o no, no deja de ser interesante especular con el papel que han podido jugar en el origen de la vida. Ya en 1985 el químico y biólogo molecular Graham Cairns-Smith propuso la teoría de que la vida tal como la conocemos surgió a partir de un proto-ecosistema basado en cristales de arcilla que por medios puramente químicos se “reproducían” y estaban sujetos a una suerte de selección natural. Las moléculas orgánicas eran inicialmente una “adaptación evolutiva” de estos cristales que encontraban en ellas una ventaja con vistas a su propagación. Eventualmente el proceso se cortocircuitó, y las moléculas orgánicas alcanzaron la capacidad de autorreplicación de manera independiente de los cristales arcillosos. ¿Pudiera ser que un proceso análogo hubiera podido producirse de alguna forma a través de cristales de carbonato cálcico? Quién sabe. La cuestión es en cualquier caso apasionante, y engarza con algunas discusiones que tuvimos hace tiempo sobre formas de vida fundamentalmente diferentes a la bioquímica terrestre. Merecerá la pena retomar este hilo próximamente.

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6 comentarios to “Nanobacterias, nanopartículas y proto-vida”

  1. emulenews said

    Carlos, aunque no directamente relacionado con las nanobacterias, el siguiente artículo sobre nano-autómatas celulares seguramente será de tu interés:
    http://pubs.acs.org/cgi-bin/asap.cgi/nalefd/asap/html/nl0722830.html

  2. s said

    Sin embargo sobre las nanobacterias no hay nada claro. Hay muchos que piensan que se trata solo de precipitados de calcio. Es decir, minerales que reproducen estructuras en su proceso de cristalización. En ese caso no serían vida.
    Ocurre también con algunas arcillas que forman estructuras microscópicas que inducen a las partículas de arcilla de su alrededor a imitarlas. ¿es esto reproducción? Tambíen aunmentan de tamaño, por tanto crecen. Nacen , se reproducen, crecen… me suena, pero no es vida

  3. Orlando said

    A mí esto me recuerda a una entrada del blog de Bad Astronomy de la época de la polémica por la definición de planeta.

    Se decía en aquella entrada que era una polémica absurda porque se trataba de poner límites concretos a un contínuo. Aunque no estaba de acuerdo con la objeción (a veces es necesario poner límites definidos en un contínuo, por más convencionales que sean), puede que estemos en el mismo caso.

    Siempre ha parecido evidente la distinción entre seres vivos e inertes. Los seres vivos, nos enseñaban en el colegio, eran aquellos que se nutrían, se relacionaban y se reproducían. Una planta o un animal son seres vivos, y un mineral es un ser inerte.

    El problema es que al final los seres vivos y los seres inertes son en esencia lo mismo: compuestos químicos. Y empieza a difuminarse la clara frontera que habíamos trazado.

    Luego resulta que se descubren seres inertes que generan cristales similares a ellos mismos, y seres vivos que carecen de características que considerábamos esenciales para la vida.

    Puede que no haya una delimitación clara entre la vida y la no-vida, y que al final, como en el caso de los planetas, haya que crear una convención para distinguir vida y no-vida.

    Desde mi punto de vista, todo compuesto químico que haga uso de otros más simples que él mismo para crear reproducciones de sí mismo y se vea sometido a un proceso de selección natural debería ser considerado como vida. No sé si es una definición válida, pero podría ser una buena aproximación.

  4. Carlos said

    @emulenews: ¡gracias por el enlace! Es efectivamente muy interesante.

  5. Carlos said

    @Orlando: coincido con lo que comentas. Cualquier definición que hagamos tendrá problemas en los casos fronterizos. Replicación imperfecta, selección natural, auto-organización son características esperables en los seres vivos, aunque no tengan una bioquímica como la que conocemos. En el caso de las nanopartículas estas, no sé si dan todas estas características y como apuntaba S quizás en este caso la denominación de vida no sea apropiada. En cualquier caso, es verdad que hipótesis como la de Cairns-Smith describen sistemas que pueden ser razonablemente considerados vivos.

  6. La teoria acerca del origen de la vida -basada en un proto-ecosistema de cristales de arcilla, de Graham Cairns-Smith, recuerda a dos fuentes escritas, a saber, la Biblia -el hombre creado por Dios a partir del barro- y el libro ‘la amenaza de Andrómeda’ de SF, cuya tesis es la existencia de unos cristales ‘vivos’ que llegan a la tierra en un meteorito incrustado en un satélite de vuelta.En el intento de definir la vida se ha escrito y discutido mucho. Les añado a continuación una información al respecto. Dice asi: ‘De acuerdo con el lenguaje de la Biologia, la esencia de un sistema depende de la existencia en él de ciertas funciones características. El lenguaje de la termodinámica aplicado a los organismos biológicos señala que la capacidad que poseen ciertos sistemas muy abiertos para obtener ‘negentropia’ (entropía negativa) y mantener un estado estacionario, asi como su capacidad de utilizarla para producir diversas formas de trabajo, entre ellas perpetuarse, constituye, hasta ahora, la mejor definición funcional de lo que es vida. Un organismo vivo no puede estar divorciado de su ambiente, el verdadero sistema vivo es el organismo más sus alrededores. Es decir, los límites de cualquier organismo vivo son los del Universo’. Información facilitada por Care en ‘la página astronómica del dia’ -la FAAD en castellano-, de ahi extraigo la información, desconozco la fuente original. De los Upanishads -textos en sánscrito, sabiduria Veda- es la cita: ‘al igual que en la mantequilla, oculta en la leche, el origen lo impregna todo’ La frase fué escrita hace 5000 años. Todavia sirve al que desea conocer. Muy interesante el comentario de Orlando -furioso? Un saludo.

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