Crean nueva bacteria que rompe una de las barreras de la vida

La vida es una ruta caprichosa, aunque la química y la física le ofrecen un repertorio muy amplio de opciones para hacer reacciones y construir la estructura de los seres vivos, tiene la costumbre de siempre escoger las mismas opciones, como si tuviera un color favorito. Por ejemplo, aún cuando puede crear proteínas en dos variedades distintas, según la simetría de sus componentes, casi siempre elige las formas Levógiras y rechaza crear formas Dextrógiras.

Pero si hay un misterio que intriga a los científicos es por qué la vida está hecha básicamente de carbono y no de silicio, cuando este elemento que tanto se usa en los chips resulta tener unas propiedades químicas muy similares a las del carbono y además es el segundo más abundante en la Tierra, después del oxígeno.

Pero ahora, Investigadores del Instituto Tecnológico de California han presentado en Science un artículo en el que demuestran que es posible hacer que los seres vivos produzcan componentes de la vida extraños basados en el silicio. En concreto, han logrado crear una enzima que produce enlaces entre el carbono y el silicio, que permite explorar los límites de la vida y ayudará a crear medicamentos y aplicaciones completamente novedosas.

“Lo más importante es que hemos podido demostrar que la vida puede crear cosas totalmente nuevas que no existen en la naturaleza”.- Frances H. Arnold (Coautora del estudio)

En concreto, han conseguido modificar una enzima que ya existía e introducirla en una bacteria para que produzca moléculas de carbono-silicio. Si bien ya hace muchos años que los investigadores usan métodos químicos para crear compuestos de carbono-silicio, con el fin de obtener catalizadores y enzimas de interés industrial, por ejemplo, esta ha sido la primera vez que se ha logrado producir estos compuestos a través de un método biológico.

Enzima prestada

Para conseguir que una bacteria produjera compuestos de carbono-silicio, los científicos “extrajeron” una enzima ya existente de un microorganismo marino que vive en aguas termales en Islandia: Rhodothermus marinus. La “introdujeron” en una bacteria que es el caballo de batalla de los laboratorios, Escherichia coli, y la modificaron para que “aprendiera” a producir eficazmente compuestos de este tipo.

Para ello, forzaron la aparición de mutaciones la enzima y esperaron a que pasaran varias generaciones de bacterias (cosa que ocurre en cuestión de minutos en el laboratorio) para escoger a la bacteria más eficaz (esto se llama evolución dirigida). Gracias a esto, consiguieron que esta enzima, que nunca produciría estos compuestos extravagantes en medio natural, los fabricara en el laboratorio y además con mucha eficiencia.

Tal como informa Nature, Frances Arnold ganó este año un millón de dólares en el “Millenium Technology Prize” por la técnica de la evolución dirigida, que desarrolló en 1990. Desde entonces, este método ha permitido desarrollar nuevos medicamentos o incluso nuevos detergentes. La creación de enlaces carbono-silicio promete ampliar aún más las posibilidades de esta tecnología.

Vida sintética

Hendrik F. T. Klare, en un artículo también publicado en Science, ha comentado que quizás lo más sorprendente es que este método artificial es extremadamente eficiente. A pesar de haber sido creado en el laboratorio, las enzimas han mostrado tener una gran flexibilidad y versatilidad.

“Teniendo en cuenta el hecho de que las enzimas naturales han evolucionado para llevar a cabo funciones muy bien definidas sobre sustratos muy específicos, es impresionante que apenas un puñado de mutaciones permitan reprogramar una enzima natural para catalizar una reacción que antes solo podían hacer los químicos sintéticos”.- Handrik F. T. Klare

Gracias a esto, los investigadores han creado una enzima que podría usarse para hacer nuevos catalizadores y medicamentos, y además han abierto un campo nuevo repleto de posibilidades. “Hemos demostrado que podemos crear compuestos muy selectivamente con este método, así que creo que mucha gente va a tratar de explorar nuevas aplicaciones”, ha dicho Arnold.

Pero lo que los científicos no han hecho, todavía, es crear un organismo realmente basado en silicio. En primer lugar la bacteria que han modificado solo puede vivir en las delicadas condiciones de los laboratorios y nunca crecería en el exigente entorno natural. Para continuar, solo han conseguido que una enzima incorpore estos extraños enlaces, pero solo cuando se le de la “comida” y los sustratos necesarios.

El silicio no sustituye al carbono ni está presente en las moléculas orgánicas (compuestas por este átomo) de los seres vivos (aunque sí forma parte de los componentes inorgánicos de algunos seres vivos, como las diatomeas) y una posible explicación es que suele estar enterrado y capturado por fuertes enlaces dentro de los silicatos, lo que dificulta el acceso de los organismos a este átomo, por lo que los resultados de esta investigación pueden ayudar a expandir enormemente la química y sus aplicaciones.

Con información de Science y ABC | Notas del Proyecto ALTERIUS