Muchas de las moléculas que constituyen los componentes básicos de la vida en la Tierra tienen una propiedad curiosa: son asimétricas y pueden existir en una de dos posibles formas de imagen especular.
Fuente: Yale School Of Medicine
Epicrisis es el órgano oficial de comunicación del Colegio Médico Colombiano. La opinión y conceptos personales expresados en los artículos firmados por un tercero no reflejan la posición de Epicrisis o del Colegio Médico Colombiano-CMC-.
El ADN y el ARN, por ejemplo, están formados por “nucleótidos diestros”, mientras que las proteínas contienen aminoácidos “levógiros”. Esta propiedad se conoce como quiralidad y está presente en todo el árbol de la vida.
Algunos biólogos sintéticos están explorando cómo construir versiones inversas de moléculas biológicas. Como el cuerpo tarda más en descomponer estas moléculas sintéticas, el objetivo de esta investigación es algún día utilizarlas para crear medicamentos de acción prolongada.
Pero también existe interés en utilizar moléculas invertidas para, algún día, crear “bacterias espejo”. Ahora, los investigadores están dando la voz de alarma de que dichas bacterias podrían tener consecuencias devastadoras para la humanidad si se lograra crearlas.
Aunque la invención de las bacterias espejo todavía está a una década de distancia, o posiblemente a varias décadas, un equipo de 38 científicos de todo el mundo se ha unido para convocar un debate global sobre los riesgos sin precedentes que podrían plantear las bacterias espejo. Entre ellos se encuentra el Dr. Ruslan Medzhitov , profesor de inmunobiología de la Facultad de Medicina de Yale. Hablamos con Medzhitov para saber más sobre esta amenaza emergente:
Cuénteme sobre usted y sus intereses de investigación.
Soy profesor del departamento de inmunobiología de la facultad de medicina. Mi investigación se centra en la inmunología, la biología de la inflamación, así como en las alergias y otras enfermedades inflamatorias.
Formas parte de un equipo que publicó recientemente un informe en Science sobre los riesgos sin precedentes que suponen las “bacterias espejo” para los seres humanos y el medio ambiente. ¿Qué son las bacterias espejo y por qué los científicos intentan crearlas?
La mayoría de las moléculas que componen nuestras células pueden existir como imágenes especulares o isómeros. Por ejemplo, todos los aminoácidos son un tipo particular de isómero. Los azúcares también existen como un isómero particular, así como los ácidos nucleicos, etc. Ahora bien, supongamos que tenemos una proteína formada por aminoácidos que son un tipo de isómero.
Algunos investigadores se preguntan: ¿qué sucedería si utilizáramos aminoácidos del otro tipo de isómero y creáramos la imagen especular de esta proteína?
La biología sintética es un campo de la biología que se centra en la creación de nuevas moléculas, módulos de señalización, partes de células, etc., a partir de cero o de módulos ya existentes. Esta rama de la biología también se centra en el uso de diferentes versiones de biomoléculas y, en algunos casos, específicamente de isómeros quirales, es decir, las imágenes especulares de estas biomoléculas.
Las bacterias espejo no existen hoy en día, y es probable que no existan durante al menos una década, o incluso varias. Pero la tecnología se desarrolla muy rápidamente y ha habido algunos avances en biología sintética que indican que el desarrollo de estas bacterias está al alcance de la mano. Si se mantiene la trayectoria predeterminada del progreso tecnológico, creemos que esto sucederá en algún momento si se continúa con esta investigación.
Los expertos que estudian la bioseguridad están preocupados por esto y quisieron reunir un equipo de personas de diferentes ámbitos científicos, como la ecología, la ciencia vegetal y la inmunología. Así fue como me involucré en este trabajo. La idea de nuestra publicación es: si estos avances continúan y se crean imágenes especulares de células bacterianas, ¿cuáles serán las consecuencias? Y creemos que no serán buenas.
Faltan años para que se creen bacterias espejo vivas. ¿Qué avances se han logrado que hayan despertado la preocupación de su equipo?
Los científicos aún están muy lejos de crear bacterias espejo, pero se han producido avances en química, bioquímica y biología molecular que han hecho cada vez más fácil construir cosas desde cero. Se han producido avances en la síntesis, por ejemplo, de ácidos nucleicos espejo, que son las versiones de quiralidad inversa de los ácidos nucleicos que componen nuestras propias células, así como otros complejos biomoleculares más intrincados formados por moléculas espejo.
Una vez más, los investigadores están lejos de juntar todo esto y construir una célula viva: nadie ha construido aún una célula completa con quiralidad normal desde cero. Pero creemos que, si se continúa con esta investigación, con el tiempo esto estará a nuestro alcance, tal vez en una década aproximadamente.
¿Qué hace que las bacterias del espejo sean tan peligrosas?
Hay un par de razones. Una es el hecho de que si se crean tales bacterias, no estarán controladas por factores ecológicos normales. Un factor importante que controla el tamaño de las poblaciones bacterianas es la competencia con otras bacterias por los recursos.
Otro son los bacteriófagos [que literalmente significa “devoradores de bacterias”], que son virus que infectan a las bacterias y desempeñan un papel fundamental en la regulación de las poblaciones de bacterias en la biosfera.
Las bacterias espejo probablemente no serían susceptibles a los bacteriófagos debido a la incompatibilidad de las interacciones moleculares. Esto, a su vez, podría conducir a un crecimiento explosivo y exponencial de las bacterias espejo que podría hacer que se volvieran invasivas en una variedad de entornos, lo que podría tener impactos en cascada sobre las poblaciones de especies que se encuentran más arriba en las cadenas alimentarias, etc. Esto también tendría un enorme impacto en la ecología que podría afectar a la agricultura, etc.
Además, los animales y las plantas no podrían utilizar sus defensas inmunitarias normales para protegerse de las bacterias espejo. Al igual que ocurre con los bacteriófagos, debido a la incompatibilidad de las interacciones moleculares, sus sistemas inmunitarios probablemente no serían capaces de detectar y destruir los microbios.
Las bacterias espejo serían esencialmente invisibles. Esto podría tener consecuencias catastróficas para los animales y las plantas. Sería similar a la situación de los humanos con inmunodeficiencias graves: son muy vulnerables a las infecciones microbianas.
Además, hay cosas que ni siquiera podemos predecir. Una vez que se crean las bacterias espejo, pueden replicarse, lo que significa que pueden evolucionar. Creo que este es el problema más importante: no podemos predecir cómo podrían evolucionar las bacterias espejo si llegaran a estar en la naturaleza.
¿Existen medidas que se puedan tomar para desarrollar bacterias espejo de forma segura?
Se pueden tomar todo tipo de medidas para reducir los riesgos, pero, una vez más, es fundamentalmente imposible evitar todas las consecuencias una vez que las bacterias son capaces de replicarse y mutar. No se puede demostrar que ninguna bacteria espejo sea segura: en los laboratorios de investigación ocurren accidentes y los patógenos se escapan y pueden causar problemas de diferentes escalas. Como he oído decir a uno de mis colegas autores, la única bacteria espejo segura es la que no existe.
Basándose en este informe, ¿cuáles son las recomendaciones de su equipo?
Nuestro objetivo principal era llamar la atención sobre los riesgos de la investigación con bacterias espejo y las posibles consecuencias negativas de dicha investigación mucho antes de que sea factible construir bacterias espejo y el riesgo se agudice.
En segundo lugar, es un llamado a un debate más amplio sobre esta investigación, sobre las capacidades disponibles actualmente o que podrían estar disponibles en algún momento y sobre lo que pueden crear que podría ser potencialmente peligroso.
Nuestro objetivo no es decirle a todo el mundo lo que debe hacer, sino más bien ofrecer una invitación a un debate reflexivo y cuidadoso. También sugerimos que los laboratorios de investigación y las agencias de financiación tengan en cuenta los riesgos de las bacterias espejo y tal vez tomen una decisión colectiva sobre si es una buena idea llevar a cabo ese tipo de investigación.
Esta es una cuestión que no corresponde decidir únicamente a un país o entidad de investigación. Es necesario que haya un acuerdo de todos, ya que podría ser devastador para todo el mundo si se crean bacterias espejo y, sin querer, generan algo que rápidamente se salga de nuestro control.
Algunos de los coautores de nuestro artículo están organizando eventos de diálogo el año próximo para reunir a un amplio conjunto de partes interesadas cuyas perspectivas necesitamos para abordar el mejor camino a seguir en este ámbito.
Se trata de la Universidad Nacional de Singapur, el Instituto Pasteur en Francia y la Universidad de Manchester en el Reino Unido. Espero que estos debates, y otros similares, ayuden a esclarecer parte del camino a seguir.
En términos más generales, ¿qué investigaciones tienes en marcha que te entusiasman?
Mi investigación se centra en la biología básica relacionada con la inmunidad, la inflamación y diversas enfermedades inflamatorias. Estoy especialmente entusiasmado con la investigación que estamos realizando para comprender mejor las alergias, así como con nuestra investigación sobre cómo el sistema inmunológico se comunica con el sistema nervioso y puede afectar los comportamientos en algunos casos.
Y también estamos interesados en comprender algunos de los mecanismos básicos de las enfermedades: qué hace que el cuerpo humano sea vulnerable a determinados tipos de enfermedades y cuáles son las características subyacentes de nuestra fisiología que conducen a ciertas enfermedades.
Nos interesan este tipo de preguntas, que forman parte de la rama de la medicina evolutiva que tiene como objetivo comprender las causas últimas de las enfermedades.
¿Ha surgido algún hallazgo significativo recientemente?
Sí, hace poco publicamos en Nature una información sobre la interacción entre el sistema inmunitario y el comportamiento en el contexto de las alergias. Las alergias son una afección en la que nuestro sistema inmunitario reacciona de una determinada manera a las sustancias no microbianas del entorno, incluidos los antígenos alimentarios o las moléculas procedentes de los alimentos.
Creemos que la razón evolutiva por la que existen estas reacciones tiene que ver con la defensa contra las sustancias tóxicas del entorno, y la mejor forma de protegernos de las sustancias tóxicas es evitar el contacto con ellas. Por ejemplo, si hay algo tóxico en un alimento, la mejor defensa sería no comerlo. Esto se llama comportamiento de evitación.
Descubrimos que estas conductas de evitación de los alérgenos están mediadas por el reconocimiento inmunológico a través de anticuerpos. Luego, los anticuerpos se comunican con el sistema nervioso (centros específicos del cerebro) y les dicen: “Evítalo”.
Esto es algo que descubrimos muy recientemente. Es una demostración muy interesante que muestra que las señales detectadas por el sistema inmunológico se pueden traducir a un lenguaje que el cerebro puede entender y luego el cerebro, a su vez, controla estas conductas protectoras.
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