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Un posible origen marciano para la radioresistencia
Alberto González Fairén
Algunos microorganismos de la Tierra son capaces de resistir dosis muy altas de radiación ionizante. Pero la radioresistencia no puede ser una adaptación evolutiva, porque en la Tierra no existen entornos naturales que soporten niveles de radiación tan elevados. ¿Es posible que estos tipos bacterianos hayan llegado a la Tierra desde Marte?
lgunos organismos de la Tierra se han postulado como posibles análogos de una hipotética biosfera marciana, ya que son capaces de resistir elevadas dosis de radiación ionizante y desecación por tiempo prolongado. Así, por ejemplo, la familia Deinococcaceae de bacterias no formadoras de esporas, y específicamente D. radiodurans (Figura 1), ha desarrollado un sistema integrado de resistencia frente a la deshidratación y la radiación, y son capaces de sobrevivir a una dosis de radiación gamma de hasta 20 kGy. Igualmente, las cianobacterias del género Chroococcidiopsis pueden sobrevivir hasta 15 kGy. Otros organismos terrestres radioresistentes descritos, todos bacterias, son Rubrobacter radiotolerans, Rubrobacter xylanophilus y Thermococcus gammatolerance, capaces de soportar de 100 a 1000 veces la radiación ionizante que toleramos el resto de habitantes de la Tierra: las dosis letales para cualquier otro organismo están alrededor de 10 Gy.
Deinococcus radiodurans
Figura 1: Ejemplar de Deinococcus radiodurans. (J. Daly)
Mientras que el daño que produce la radiación UV suele ser de reparación rápida y no excesivamente complicada, la radiación ionizante puede causar rupturas en la estructura del DNA que afecten a ambas cadenas polinucleótidas, lo que resulta letal para la mayoría de los organismos de la Tierra. Las bacterias radioresistentes poseen un sistema único y poco conocido de reparación del DNA, que les permite soportar varios cientos de rupturas dobles en su DNA, con lo que su tasa de supervivencia es muy superior a la de otros grupos bacterianos (Figura 2).
Supervivencia de Escherichia coli y de D. radiodurans
Figura 2: Supervivencia de Escherichia coli y de D. radiodurans en función de la radiación gamma acumulada. (Pavlov et al., 2006)
La radiación ionizante en la Tierra es producida por los rayos cósmicos y la desintegración radiactiva del U, Th, y 40K en las rocas de nuestro planeta, lo que produce una dosis global de solamente 0.0005 Gy por año, y la emisión no ha cambiado durante los últimos 4.000 millones de años. Con esta tasa, un individuo de D. radiodurans no acumularía una dosis letal hasta que transcurrieran más de 10 millones de años. Ni siquiera en los entornos de los reactores nucleares naturales se alcanza el umbral letal para las bacterias radioresistentes: en los depósitos de uranio de Oklo, cerca de Gabón, que tienen 1700 millones de años de antigüedad, el nivel de radiación no excede 1 Gy por hora, mientras que D. radiodurans es capaz de crecer incluso soportando una dosis de 60 Gy por hora. Pero son las temperaturas que se alcanzan por las fusiones nucleares, hasta 360º C, lo que mantiene estériles tales lugares. Esta realidad describe perfectamente la anomalía que representan las bacterias radioresistentes en la biosfera global de la Tierra: en nuestro planeta no existen entornos naturales en los que se alcancen niveles de radiación tan elevados como los que estos tipos bacterianos son capaces de soportar. Por lo tanto, el origen de la radioresistencia no puede ser una adaptación evolutiva acaecida en la Tierra, lo que hace imprescindible someter a consideración otras alternativas, por exóticas que puedan parecer en un principio.

Durante años se ha considerado que la resistencia a la radiación apareció como un uso secundario de la habilidad para reparar el daño masivo en el DNA en momentos de estrés ambiental, específicamente provocado por deshidratación. Sin embargo, una investigación reciente del grupo de Anatoly Pavlov, de la Academia de Ciencias de Rusia, ha demostrado una serie de inconsistencias en esta teoría: (1) el proceso de someter a bacterias no radioresistentes a ciclos de desecación no provocó la inducción de radioresistencia; (2) se han descrito bacterias muy sensibles a la desecación pero con una elevada radioresistencia, y viceversa, lo que permite aventurar que los genes que controlan una y otra capacidades son diferentes; (3) Rubrobacter, Thermococcus y D. radiodurans no necesitan resistencia a la desecación en sus ambientes naturales, pues son bacterias acuáticas (Figura 3); y (4) no existe relación filogenética entre los diferentes grupos de bacterias radioresistentes, lo que implica que es una capacidad que debe haber evolucionado de forma independiente en momentos distintos en cada uno de los grupos, algo imposible en un planeta donde no existen entornos que la propicien. Por lo tanto, la hipótesis de la aparición de la radioresistencia en la Tierra como un uso secundario de otras habilidades es insostenible.
Fuente hidrotermal
Figura 3: Las fuentes hidrotermales constituyen el entorno natural de Rubrobacter. (Michael R. Marty)
Es cierto, sin embargo, que la radioresistencia puede ser inducida con facilidad en grupos bacterianos no radioresistentes. El grupo de Pavlov consiguió inducir radioresistencia en poblaciones de Escherichia coli, Bacillus sp. y Salmonella typhimurium, después de sólo unas decenas de ciclos con una dosis de 150 Gy por minuto. Además, las bacterias radioresistentes son capaces de sobrevivir a cualquier nivel de radiación conocido en el Sistema Solar siempre que se encuentren metabólicamente activas, es decir, con la capacidad de reparar su DNA; solamente acumulan mutaciones si se encuentran en estado latente, formando esporas. Por lo tanto, la aparición de la radioresistencia bacteriana ha debido ocurrir en un entorno sometido a una elevada dosis de radiación ionizante y caracterizado por la alternancia de periodos secos, durante los que las bacterias acumularían mutaciones, y periodos cálidos, en los que las poblaciones se recuperarían seleccionándose positivamente los individuos capaces de reparar su DNA. Marte responde perfectamente a las características requeridas.

La posibilidad del transporte de seres vivos entre Marte y la Tierra ya ha sido discutida en este sitio (véase el artículo “Panspermia”). Si se admite tal eventualidad, la discusión se traslada a la estructura del genoma de las bacterias radioresistentes, similar al del resto de bacterias que habitan la Tierra (Figura 4). Y de aquí emerge inmediatamente una serie de cuestiones por resolver: ¿la vida en nuestro planeta proviene en última instancia de Marte, y es una única biosfera que ha habitado dos mundos?, ¿los organismos radioresistentes han completado un viaje de ida y vuelta a Marte, adquiriendo allí sus capacidades?, ¿se trata realmente de dos biosferas con orígenes independientes?, y en este caso, ¿es la estructura biológica de la vida en nuestro planeta representativa de cualquier tipo de biosfera capaz de evolucionar en entornos similares?.
D. radiodurans
Figura 4: La única característica que diferencia el genoma de D. radiodurans es su estructura circular. Se ha propuesto que tiene relación con el mecanismo de reparación del DNA. (S. Levin-Zaidman)
 
 
San Francisco (California), EEUU, 16 de Abril de 2007.
 
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