Este año 2020 ha comenzado con importantes contribuciones científicas, procedentes de prestigiosas universidades, que aportan nuevos hallazgos que mejoran nuestro conocimiento sobre el origen de la vida.
Un equipo de investigadores norteamericanos, formado por los biólogos Michael Levin y Douglas Blackiston y los especialistas en robótica Sam Kriegman y Josh Bongard, de las famosas universidades de Vermont, Tufts y Harvard, han creado una nueva forma de vida o biobot. Se trata de unos microorganismos de 500 micras de diámetro, seres vivientes modelados y programados mediante un superordenador, capaces de realizar determinadas funciones de manera autónoma. Constituyen una nueva y sorprendente clase de materia animada, que no son robots ni estrictamente organismos. Para su creación han utilizado varios centenares de células contráctiles del corazón de una variedad de rana africana y otras tantas células obtenidas de la piel del mismo batracio sin capacidad de contraerse. Esta interesante publicación científica que puede ser consultada www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1910837117, contiene imágenes muy ilustrativas de estos nuevos seres vivos y los esquemas que han empleado en su construcción que, a primera vista, más bien parece un divertido juego formado con piezas de LEGO™. Estas novedosas formas de vida tienen la propiedad de reconstruirse de manera autónoma, en caso de sufrir algún deterioro en su microestructura por agentes externos.
Figura 1
Colonia de meningococos, bacterias causantes de la meningitis (Microscopio óptico).
Tratando de evitar la lógica desconfianza o la alarma social sobre un posible descontrol de estas nuevas máquinas vivientes autónomas, estos jóvenes científicos comentan que aún se requieren determinados análisis adicionales en el laboratorio, antes aconsejar su utilización. Estiman que, en el futuro, estos biobots podrán servir para tratar tumores, eliminar depósitos de lípidos en las paredes de las arterias, transportar fármacos a determinadas partes del cuerpo humano, e incluso realizar ciertas tareas complejas, como colaborar en la limpieza de la enorme cantidad de plásticos que contaminan nuestros mares.
Los primeros virus
Cuando se descubrieron los primeros virus, la comunidad científica quedó también fascinada por estos microorganismos, de comportamiento muy extraño y diferente al observado con el resto de seres vivos conocidos. La visualización de los virus fue posible gracias a la introducción de la microscopía electrónica, puesto que son entes muy pequeños, cientos de veces menores que las bacterias.
Los virus suelen estar donde existe vida y tratan de colonizarla para poder desarrollarse, aunque con ello acaben con el huésped. El termino virus procede del latín “veneno”. A mediados del siglo pasado, se descubrió su naturaleza química formada por proteínas y ácidos nucleicos donde contienen su información genética que les proporciona su sorprendente capacidad mutante, escapando de aquellos elementos que pueden destruirlos. No poseen enzimas, como cualquier otro organismo vivo, por lo que les obliga a convertirse en parásitos de las células, que permiten desarrollar su complejo metabolismo; fuera de las células, no tienen posibilidad alguna de reproducirse ni invadir al organismo que pretenden infectar. De hecho, no se les consideran seres vivos per se, pueden permanecer inactivos durante miles de años (cuevas, pirámides de Egipto, etc.), sin manifestar actividad metabólica alguna, incluso en los ambientes más hostiles carentes de oxígeno y luz; en realidad, son formas de vida situados en la frontera entre la vida y la química.
Figura 2
Virus de la gripe con los típicos abultamientos de las proteínas de su membrana celular (Microscopio electrónico).
Los virus son muy abundantes en la naturaleza, se encuentran especialmente en las aguas marinas, en concentraciones que exceden el millón de unidades por milímetro cúbico, según el científico Luis Enjuanes, Jefe del Laboratorio de Coronavirus del Centro Nacional de Biotecnología-CSIC de Madrid. La mayoría de las enfermedades virales no tienen tratamiento, por lo que se precisa recurrir a determinadas vacunas para prevenir su desarrollo, o bien emplear determinados fármacos como los antirretrovirales que inhiben la acción de las enzimas reversotranscriptasa y proteasa de los virus, que permite inactivar a determinadas cepas de retrovirus, como el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), causante del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA), empleando el tratamiento farmacológico denominado HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy). La inmensa mayoría de virus, como los de la gripe, sus tipos A, B y C mutan con frecuencia; cada año, aparecen nuevas cepas de virus, modificando ligeramente su material genético para sobrevivir y poder reproducirse dentro de las células, burlando nuestros conocimientos anteriores, lo que obliga a los laboratorios especializados a desarrollar periódicamente nuevas vacunas. En realidad, los virus con sus constantes mutaciones genéticas están colaborando al lucrativo negocio de estas empresas biomédicas con la venta de millones de unidades de nuevas vacunas cada año.
Coronavirus de Wuhan
Días antes de que comience las multitudinarias festividades del Nuevo Año Lunar chino, el 31 de diciembre pasado, en la ciudad de Wuhan, provincia de Hubei que cuenta con una población de 40 millones de habitantes, las autoridades sanitarias locales reportaron los 139 primeros casos de una nueva cepa de la familia de los coronavirus; en tan solo 48 horas, produjeron 3 muertes. Una semana más tarde, el día 7 de enero, ya habían identificado este nuevo virus. La amplia familia de los coronavirus (CoV) son bien conocidos por causar el resfriado común, o bien el síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV, Severe Acute Respiratory Syndrome), el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV, Middle East Respiratory Syndrome) y, esta nueva cepa de origen chino que ha sido denominada 2019-nCoV, causante de una severa insuficiencia respiratoria.
Figura 3 Células humanas infectadas por el coronavirus de la gripe.
Dos días más tarde del descubrimiento del virus 2019-nCoV, la Organización Mundial de la Salud (OMS) emitió un comunicado alertando a la población mundial sobre una posible epidemia por este coronavirus e indicando los cuidados preventivos que deberían llevarse a cabo para evitar su rápida diseminación. Las autoridades sanitarias de la China's National Health Commission, han declarado que este virus es prevenible y controlable, aunque se precisa de mayor información sobre su capacidad de propagación y mutación. Al escribir estas líneas, el número de pacientes ha incrementado (28.018 casos, 1.153 fueron dados de alta) y se han reportado 563 muertes, según la OMS (6 de febrero 2020).
La transmisión de esta enfermedad viral a otros países, saltando continentes, es motivo de gran preocupación e intensa investigación. Sin duda, los resultados de la investigación básica y aplicada sobre esta nueva cepa de coronavirus tardarán más que la capacidad del Gobierno de China en construir varios hospitales para acoger miles de enfermos. El primer paciente infectado con el virus 2019-nCoV en Estados Unidos, fue ingresado en el Centro Médico Regional Provincial en Everett, Washington, siendo totalmente asilado y tratado con un robot que posee incluso un fonendoscopio, para evitar todo contacto con el personal sanitario. De momento, las únicas armas disponibles contra esta nueva epidemia global son el aislamiento de los posibles pacientes y las medidas preventivas en las zonas de riesgo, según recomienda la OMS.
Figura 4 Cepa de arqueas en colonias (Microscopio electrónico).
Para entender y poder dominar los nuevos entes vivos que van surgiendo en el ecosistema, es imprescindible comprender en profundidad que es la Vida. Durante siglos, biólogos e investigadores han tratado de definirla sin éxito, debido a que aparecen nuevas formas de vida que invalidan las definiciones anteriores.
El científico Daniel Koshland de la Universidad de Berkeley (EEUU), en un artículo publicado en la revista Science, ha definido el organismo vivo como -una unidad organizada que puede llevar a cabo reacciones metabólicas, defenderse de los daños, responder a los estímulos y tener capacidad de ser, al menos, un socio en la reproducción-. Todo ser vivo debe poder almacenar información que le defina como organismo vivo, adaptarse al medio ambiente, producir cambios aleatorios, replicarse para trasmitir la información a sus descendientes y poseer un ciclo metabólico que le permita intercambiar materia y energía con su entorno.
Figura 5 Prometheoarchaeum syntrophicum, arquea encontrada en el fondo marino a 3.000 metros de profundidad (Microscopio electrónico de barrido). Imachi H, et al. Nature Jan. 2020.
La aparición de la vida en la Tierra sigue siendo motivo de intenso estudio y no pocas controversias. La curiosidad científica sobre el origen de la vida me hizo contactar con profesor Joan Oró (Lérida, 1923 – Barcelona, 2004), marqués de Oró, prestigioso biólogo molecular y bioquímico catalán, investigador principal en la NASA. En 1983, coincidimos en una recepción y cena en el consulado de España en Houston (Texas) y tuve la oportunidad de conversar con él sobre su apasionante idea de crear vida en el laboratorio. Había descubierto la molécula adenina, uno de los componentes principales de los ácidos nucleicos, así como el ácido cianhídrico que mezcló con agua, amoniaco y formaldehido para crear la denominada “sopa prebiótica”. Esta sopa pretendía emular la atmósfera primigenia de nuestro planeta, con la que logró obtener determinados ácidos nucleicos y polipéptidos que constituyen los verdaderos “ladrillos de la vida”. Esta importante línea de investigación que iniciara, años antes, Stanley Miller en Chicago, junto con Harold Urey, fueron los pasos más significativos para convencer a la comunidad científica de que la vida probablemente abunde en el cosmos. Con cierta arrogancia científica, el premio Nobel Harold Urey llegó a decir - Si Dios no lo hizo de este modo, desperdició una buena opción-.
Joan Oró demostró que se podían sintetizar aminoácidos con ingredientes aún más sencillos que los empleados por Miller y Urey. Su ensayo representó una senda muy importante para la creación de vida en el laboratorio, siendo considerado como uno de los precursores de la teoría de la Panspermia, que sostiene que la materia orgánica que originó la vida pudo llegar a la Tierra en los cometas y meteoritos que impactaron con ella en su fase más primitiva. En Houston, Joan Oró investigó los compuestos orgánicos presentes en algunos meteoritos y analizó la mayoría de muestras de rocas lunares que trajeron de vuelta los astronautas. Décadas más tarde, se ha comprobado que crear vida en el laboratorio no es un proceso tan sencillo como se pensaba.
Figura 6 Esquema del complejo mecanismo metabólico de un organismo vivo tan simple como la arquea. Tomado de The Tree of Life. Cosmology Nov. 2019.
INTA-CSIC
En junio 2006, siguiendo las huellas de la investigación sobre el origen de la vida, visité una institución, poco conocida en España, que se encuentra en Torrejón de Ardoz (Madrid), dedicada al estudio de la vida extraterrestre. El Centro de Astrobiología INTA-CSIC, cofinanciado por el Gobierno de España (Ministerios de Ciencia y Defensa) y la NASA, fue fundado por el prestigioso científico andaluz, Juan Pérez-Mercader (Alcalá de Guadaíra, Sevilla, 1947), su primer director, experto en Física multiescalar aplicada a la Astrofísica y Cosmología, profesor en la Universidad de Harvard, considerado uno de los más importantes expertos mundiales en el origen de la vida, quien previamente había desarrollado su actividad investigadora en el NASA Astrobiology Institute (NAI), Mountain View, California (EEUU), que utiliza como eslogan “Vida en el Universo”.
Cuando le comenté al profesor Pérez-Mercader que era de La Isla, me acompañó a visitar todos los laboratorios del Instituto, que nos llevó toda una mañana, con almuerzo incluido. Tuve la oportunidad de observar las diferentes líneas de investigación de jóvenes científicos, quienes aseguraban que todos los seres vivos están hechos con los mismos “ladrillos”, unas células complejas con orgánulos en su interior llamadas eucariotas. El ser humano es un conjunto biológico constituido por alrededor de 30 billones de células eucariotas que cooperan entre sí, con un objetivo común muy bien organizado. Todas las plantas, animales y hongos son también seres eucariotas. Este importante Centro de Investigación (INTA-CSIC) se dedica a averiguar el origen de la vida en la Tierra, la posible existencia de entes vivos en el sistema solar, meteoritos y lejanos planetas extrasolares.
Figura 7 Centro de Astrobiología INTA – CSIC, Torrejón de Ardoz (Madrid)
En la Tierra, además de las células eucariotas, existen otros dos grandes dominios de la vida, las bacterias y las arqueas. Estas últimas células primitivas, sin orgánulos en su interior, son seres vivos muy extraños e interesantes. Hace unos 2.000 millones de años, se cree que una arquea se fusionó con otro microorganismo, lo asimiló, transformándose en la primera célula compleja, siendo el paso primigenio hacia la formación de seres más complejos, como el ser humano.
Acaba de publicarse, en la prestigiosa revista científica Nature, https://doi.org/10.1038/s41586-019-1916-6 , un estudio procedente de un grupo de científicos japoneses que han descubierto, tras 12 años de investigación, un nuevo modelo de génesis de las células eucariotas. Por vez primera, lograron extraer del fondo del mar las denominadas arqueas de Asgard. Estos misteriosos organismos pueden explicar el origen de las formas complejas de vida en la Tierra. Hasta ahora, resultaba imposible aislar y criar estos microorganismos que viven en el mar, a más de 3.000 metros de profundidad; sus genes indican que son los parientes más cercanos de los eucariotas, esenciales para realizar las funciones básicas de la vida.
Estos apasionantes descubrimientos ponen de manifiesto que la vida es un proceso biológico y bioquímico muy complejo, con la interacción de diversos componentes y mecanismos ininteligibles, algunos totalmente desconocidos. El progresivo interés por esta línea de investigación internacional está permitiendo avanzar en modernas tecnologías que abren nuevas ventanas al conocimiento de la maravillosa complejidad de la vida, incluso en sus formas más simples y primitivas, como los virus, las arqueas o los biobots.
Parece razonable que los científicos, epidemiólogos, responsables sanitarios y la sociedad en general desconfíen de estas “nuevas formas de vida”. La ignorancia sobre estos recónditos organismos, en las fases iniciales de la investigación, sus inesperados mecanismos de acción, sus elementos metabólicos disponibles para sobrevivir en ambientes muy hostiles, su desconocida respuesta ante el control robótico humano y la posibilidad de invasión y rápida proliferación estos nuevos seres vivos, constituyen motivos muy poderosos para que los organismos internacionales competentes regulen, coordinen o limiten su utilización, mediante moratorias, teniendo en cuenta su posible utilidad para mejorar nuestras vidas en el futuro.
Difícil dilema: “Crear y luego conocer”, o bien, “Conocer y luego crear”.
Nuestro sabio refranero nos ayuda, "Queda para majadero quien se fía de ligero".
(*) Catedrático de Cirugía
Profesor Emérito de la Universidad de Cantabria
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