La increíble bacteria Deinococcus radiodurans ¿Nuevo cómic de Marvel o realidad desconocida?

Un efecto colateral del desarrollo nuclear ha sido la contaminación radioactiva del medio ambiente. Esa perturbación ocasiona un profundo y duradero efecto negativo en los ecosistemas, incluyendo la salud humana. Increíblemente, científicos han hallado y mejorado una bacteria que pudiera ayudarnos a descontaminar los desechos radioactivos, una bacteria tan poderosa como cualquier superhéroe de Marvel: Deinococcus radiodurans.

La mayoría de los desechos nucleares que actualmente contaminan miles de kilómetros de superficies en nuestro planeta han sido generados a partir de las armas nucleares que fueron protagonistas entre los años 1945 y 1986.

La primera detonación nuclear fue la denominada Prueba Trinity realizada durante la Segunda Guerra Mundial en la población de Alamogordo (Nuevo México, EE.UU.) el 16 de julio de 1945, como parte experimental del Proyecto Manhattan cuyo objetivo final fue desarrollar la primera bomba atómica antes de que la Alemania nazi la consiguiera. Al poco tiempo, otras dos bombas atómicas de uranio y de plutonio fueron detonadas respectivamente sobre las ciudades de Hiroshima y Nagasaki, en Japón, dando inicio a la denominada la Era Nuclear.

Cantidades inmensas de desechos radiactivos fueron enterrados en los suelos durante el período de la posguerra en la Guerra Fría y no fue sino hasta esa época que surgió la preocupación sobre el impacto ambiental que esta situación generó. En 1992, el Departamento de Energía de los EE.UU. reportó aproximadamente 3000 sitios contaminados, destacando que millones de metros cúbicos de estos residuos contienen mezclas de metales pesados como mercurio y plomo, radionucleótidos como el uranio, solventes orgánicos como el tolueno y otras sustancias muy muy tóxicas. Y aquí entra la biotecnología, la cual ofrece alternativas para depurar el ambiente, con la biorremediación.

Los procesos naturales de biorremediación, que no es más que cualquier proceso que utilice seres vivos para retornar un ambiente contaminado a su condición natural, se han practicado desde hace siglos. Como ejemplo de ello encontramos la desalinización de terrenos agrícolas por la acción de plantas capaces de extraer las sales. Pero fue el científico norteamericano George M. Robinson en la década de 1960, que se dedicó a experimentar con una serie de bacterias en frascos contaminados de petróleo y observó la degradación bacteriana del hidrocarburo.

En busca de alternativas biotecnológicas que involucran a las bacterias en los procesos de biorremediación de desechos radioactivos, nos encontramos con una aliada descubierta por Arthur W. Anderson (1956) tras experimentar con radiaciones gamma para matar toda forma de vida dentro de las latas de carne enlatada. En una oportunidad, la carne de una de las lastas se pudrió a pesar de haber sido irradiada. De esa muestra aisló la bacteria responsable de descomponer la carne, la cual había sobrevivido a las altísimas radiaciones gamma; hoy conocemos a esa bacteria como Deinococcus radiodurans.

Su nombre científico significa, literalmente, “baya extraña que soporta la radiación”, y es tan difícil de eliminar que a menudo los ayudantes de laboratorio se refieren a ella como Conan the Bacterium, parodiando a Conan El Bárbaro. Pero en este artículo la catalogamos a Deinococcus como micro Hulk, una versión afín y más moderna de un superhéroe fortachón.

Estas extrañas bacterias se encuentran a menudo en los hábitats ricos en material orgánico, como el suelo, heces, carne y aguas residuales. Pero también se ha aislado en alimentos secos, polvo de habitación, instrumentos médicos y textiles, a los cuales ha sobrevivido. Adicionalmente, micro Hulk es capaz de sobrevivir en ácido, deshidratación al vacío, frio, luz ultravioleta, agentes oxidantes e incluso altísimas radiaciones ionizantes. Por ejemplo, el ser humano solo es capaz de resistir 5 Gy (mediciones de rayos gamma), en cambio Deinococcus es capaz de soportar hasta 15.000 Gy antes de morir. Parece hasta más resistente que el propio Hulk.

En un trabajo realizado en la India en el 2006, por Shree Kumar Apte y su grupo de trabajo, lograron modificar genéticamente a Deinococcus, proporcionándole la capacidad de bioprecipitar uranio a partir de soluciones acuosas que contienen bajas concentraciones de este elemento. La ganancia de esta propiedad se debe a la incorporación de un gen que codifica para una proteína inespecífica tomada de otra bacteria (Salmonella enterica serovar Typhi) con una alta actividad de fosfatasa ácida. ¡Crearon una micro Hulk transgénica!

Las pruebas realizadas determinaron que la Deinococcus modificada puede remover hasta el 90 % de uranio en una solución en tan solo 6 horas. Una vez metabolizado el uranio (en forma de fosfato de uranio), éste suele depositarse en el fondo de los contenedores, facilitando su recolección. Una verdadera promesa biotecnológica para remediar los suelos contaminados con desechos radioactivos.

Para finalizar, como si no fuera suficiente con todas estas asombrosas cualidades, nuestra micro Hulk es capaz de resucitar, ya que una vez muerta vuelve a la vida en tan solo horas. Se preguntarán: ¿Es eso biológicamente posible? Tras un largo estudio se descubrió que gracias al avanzado mecanismo de reconstrucción de ADN, Deinococcus es capaz de pasar de clínicamente muerta a nuevamente estar viva, ya que una vez restaurado el genoma en forma idéntica, la síntesis de proteínas recuperadoras es nuevamente operacional. Es decir, mientras es posible reconstruir el genoma, es posible recomenzar la vida, volver a fabricar lípidos, proteínas e incluso membranas. Esta cualidad podría llegar a utilizarse en áreas médicas, como por ejemplo en la resucitación de neuronas muertas o reconstrucción cardíaca.

La increíble Deinococcus radiodurans, toda una micro Hulk como sacada de un cómic de Marvel, nos abre las puertas para un futuro brillante en biotecnología para la salud y la sostenibilidad; una realidad que apenas comenzamos a conocer.

Esta entrada fue escrita por José Miguel Gonzalez, licenciado en Biología (UCV), como requisito para aprobar el tópico Introducción al Metabolismo Bacteriano de la asignatura Bacteriología del posgrado de Microbiología del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas.

Fuentes:

Appukuttan D et al., (2006) Engineering of Deinococcus radiodurans R1 for bioprecipitation of uranium from dilute nuclear waste. Appl Environ Microbiol. 72(12): 7873-8.

Battista JR (2000) Radiation resistance: the fragments that remain. Curr Biol. 10(5).

Krisko A y Radman M. (2013) Biology of extreme radiation resistance: the way of Deinococcus radiodurans. Cold Spring Harb Perspect Biol. 5(7).

Venkateswaran A et al., (2000). Physiologic determinants of radiation resistance in Deinococcus radiodurans. Appl Environ Microbiol. 66(6):2620-6.