18 septiembre 2006

Secuencias poco probables: del oso Yogui a CSI

Grissom y su equipo se benefician de los charcos hirvientes de Yellowstone

Bueno, no fue el oso Yogui pero sí ocurrió en Yellowstone. Thomas D. Brock era bacteriólogo y profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison y en un paseo en 1967 se le ocurrió recoger una muestra de un lodo amarillento de un charco hirviente llamado Mushroom Pool, uno más de los que abundan en el parque .
Mushroom Pool era una charca no apta para el baño: 80 ºC, ácida y llena de azufre, justo nuestra idea de un infierno ortodoxo. A pesar de ello bullía de vida: una bacteria que bautizaron después Thermus aquaticus se encontraba muy a gusto en semejante caldo. Como curiosidad, esta bacteria no lo era. Era un organismo tan diferente que se acuñó un nuevo Dominio en el árbol de la vida para ella y algunas colegas: Archaea. Posteriormente se han añadido a este grupo un buen número de especies, todas ellas diferentes de las bacterias convencionales y de los organismos eucarióticos.

Hasta entonces se suponía que la vida tenía un límite térmico de unos 50-55 ºC pero aquí superaban ampliamente el supuesto umbral. ¿Por qué la vida no soporta esas temperaturas? La causa básica es la desnaturalización de las proteínas y, en concreto de las enzimas, catalizadores de reacciones orgánicas: la pérdida de la estructura tridimensional (el “plegado”) hace que dejen de funcionar y el organismo muere. Cuando cocemos un huevo podemos observar este efecto, aunque sólo sea visualmente: la albúmina de la clara pierde su aspecto coloidal y se transforma en una sustancia sólida, de un blanco opaco que pide a gritos un toque de sal y pimentón, pero de donde ya no saldrá nunca un pollo. ¿Y cómo aguantan estos organismos el calor? En una referencia que he localizado sobre este asunto, la resistencia se debe a cambios menores en unos pocos aminoácidos de la superficie de la proteína; sólo eso hace cambiar drásticamente los umbrales en los que la vida puede mantenerse.

Estos organismos especialistas en medios más bien cálidos se denominaron muy apropiadamente “termófilos”. Actualmente hay bastantes más ejemplos, como el que lleva el bonito nombre de Sulfolobus acidocaldarius que, además, soporta valores de pH de 1, o los aún más espectaculares Pyrococcus furiosus, que vive a 105 ºC, y Pyrolobus fumarii, que crece a 113 ºC pero no a menos de los 90 ºC (demasiado frío). El libro de Brock titulado Thermophilic microorganisms and life at high temperatures está disponible en internet por si les interesa saber más.

El interés de todos estos organismos es, lógicamente, que contienen enzimas termorresistentes que podrían potencialmente ser utilizadas en reacciones a altas temperaturas donde las normales se desnaturalizarían. En el caso que nos ocupa, el de Thermus aquaticus, se descubrieron varias enzimas de este tipo entre las cuales figura la llamada TAQ ADN-polimerasa. Las polimerasas son enzimas que tienen como función principal catalizar la producción de nuevo ADN (o ARN) usando una “plantilla” de ADN/ARN preexistente.

La TAQ ADN-polimerasa lanzó a la fama la técnica llamada PCR (Polymerase Chain Reaction) cuyo objetivo es replicar mínimas cantidades de ADN generando copias en cantidades ingentes lo que permite un análisis efectivo a partir de los minúsculos restos originales. En la PCR se llega a temperaturas de más de 90 ºC con lo que inicialmente las polimerasas se desnaturalizaban y había que reponerlas continuamente. La disponibilidad de la TAQ ADN polimerasa, termoestable, fue decisiva para la mejora de la técnica que actualmente es completamente automática.

O sea, que cuando vemos a Greg Sanders usar la pipeta para introducir un líquido sobre una muestra de sangre ya sabemos lo que está comenzando: una PCR automatizada en un aparato llamado termociclador y que usa una enzima aislada a partir de una arqueobacteria encontrada en este charco de Yellowstone (no se dejen engañar por su aspecto inocente).

8 comentarios:

In I Go dijo...

Parezco el Pepito Grillo de los enlaces. Fallan el primero y el último (Dominio y PCR). Dan error en la Wiki.

No tenía ni idea de que pudiera haber vida a esas temperaturas, pero me suena que Yogui robaba las canastas en Jellystone.

Ahora, en serio, me ha parecido muy interesante el artículo, del que no sabía prácticamente nada.

Angel dijo...

Parece que es un problema temporal de la Wikipedia porque no puedo acceder no ya a los enlaces sino al sitio. Le daré esta noche de tiempo a ver si se arregla y si no lo enlazo a la Wikipedia en inglés.

In I Go dijo...

Te he enviado un correo con los enlaces, que a mí me funcionan. He hecho una prueba autoenviándomelos, y no funcionan.

Creo que el problema son los acentos.

David dijo...

La mar de interesante, felicidades por el texto :)

LabJournal dijo...

Y es taaaaan fácil la biología molecular con el PCR!!! facil, bonito y barato!

Angel dijo...

Bueno, al final he tenido que poner los enlaces a la Wikipedia en inglés porque Blogger cambia los códigos de las letras con tilde automáticamente y luego no funciona. Algunos artículos como los del PCR y los dominios en la clasificación de los seres vivos existen en castellano.

Elnath dijo...

No hace falta irse a cuentos telúrico-Yin-vibracionales para encontrar historias sorprendentas y emocionantes. Enhorabuena por la entrada.

Sebastian dijo...

Muy didactica la entrada. Estaria bueno alguna entrada que la continue con un par de temas relacionados:
1- El controvertido Karis Mulis, el ideologo de la PCR, que gano un premio Nobel y postula que el HIV no causa el SIDA.
2- Los problemas relacionados con las patentes de la tecnica. Fijense que la TAQ Polimerasa en cuestion es de origen natural, y sin embargo se patenta (igual en la practica nadie usa ya la natural, sino versiones comerciales modificadas, pero que pagaron royalty a la empresa donde trabajaba Karis Mulis).

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