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Consiguen forzar bacterias E. coli para resistir la radiación ionizante y explican los mecanismos genéticos que lo permiten.

Microfotografía de bacterias E. coli. Fuente: The maryland biochip.

La radiación ionizante altera el ADN. Los rayos ultravioletas o los rayos X (o las partículas de alta energía) pueden provocar daños en el ADN que pueden ser irreversibles. Si el nivel de radiación es bajo el organismo puede sobrevivir y reproducirse. Incluso la radiación puede ser un motor de la evolución al provocar mutaciones. Pero si el nivel de radiación es alto, los daños en el ADN son catastróficos y el organismo muere al fallar las células de su cuerpo. En los casos en los que los humanos han sido envenenados con sustancias radiactivas hay un periodo en el que el humano está vivo sin demasiados síntomas y al cabo de unos días muere irremediablemente debido a que, simplemente, las células de su cuerpo no funcionan ni se pueden reproducir, lo que produce un fallo multiorgánico.
La manera en la que un organismo se enfrenta a la radiación depende en gran medida de lo complejo que sea. Los organismos unicelulares, que tienen una sucesión generacional rápida, pueden ir evolucionando hasta adaptarse a niveles de radiación que son muy altos. La plusmarca mundial la ostenta Deinococcus radiodurans, una bacteria del desierto descubierta en la década de los cincuenta del pasado siglo. Esta bacteria es capaz de resistir una dosis de radiación mil veces superior a la que mataría a un ser humano. D. radiodurans no evolucionó para resistir la radiación, sino que lo hizo para resistir los periodos de desecación que necesariamente se dan en un ambiente desértico. Los mismos mecanismos de reparación y protección del ADN que sirven para sobrevivir a la desecación sirven para sobrevivir a la radiación.
La evolución es un hecho, independientemente de la teoría que tengamos para explicarla, es como la gravedad, que existe independientemente de la teoría gravitatoria que tengamos. Aunque la evolución parezca lenta para animales de gran tamaño, no lo es tanto cuando se consideran organismos con una rápida sucesión generacional, como las bacterias, y una fuerte presión de selección. En estas páginas hemos vistos varios experimentos al respecto.
Michael Cox (Univesidad de Wisconsin-Madison) y sus colaboradores realizaron un experimento muy bonito con bacterias E. coli. Sometieron un cultivo de estas bacterias a una intensidad de radiación que mataba al 99% de ellas, gracias al uso de una pastilla de cobalto-60. Luego cultivaban a las supervivientes y volvieron a repetir el proceso sucesivamente. Al cabo de 20 iteraciones de este tipo consiguieron unas bacterias que resistían altas dosis de radiación, en concreto resistían 10.000 veces más radiación que al principio de empezar el experimento.
El caso de Deinococcus radiodurans no es, por tanto, tan especial, pues estas bacterias E. coli son comparables en resistencia a la radiación.
Este experimento demostró que los sistemas de reparación de ADN pueden adaptarse fácilmente para proporcionar mucha mayor resistencia a la radiación o a un ambiente mucho más hostil.
Ahora, estos investigadores han analizado genéticamente estas bacterias y llegado a interesantes resultados. El estudio demuestra que sólo unas pocas mutaciones adecuadas en determinados genes pueden aumentar dramáticamente la resistencia a la radiación. Además, este nuevo estudio revela los mecanismos genéticos que hacen eso posible y permite comprender mejor cómo los organismos pueden resistir la radiación.
Los mismos mecanismos de reparación de ADN están presentes en otros organismos, incluidos los humanos, porque de otro modo no sobrevivirían. Pero no es tan efectivo frente a la radiación elevada porque no es necesario. Los humanos hemos evolucionado bajo un nivel de radiación bajo y mantener un sistema de reparación de ADN innecesariamente potente tendría un coste energético y metabólico innecesariamente elevado que comprometería la competitividad del organismo.
Antes de este estudio se creía que la habilidad de las células de resistir la radiación se debía principalmente a la capacidad de neutralizar las moléculas reactivas basadas en oxígeno que se creaban debido a la radiación en el interior de las células. Pero este estudio parece demostrar que, simultáneamente a eso, la célula repara activamente los daños genéticos provocados por la radiación. Los científicos implicados no descartan que haya otros mecanismos además de estos dos detrás de la resistencia a la radiación.
En última instancia este tipo de trabajos contribuirán a diseñar microbios capaces de ayudar a limpiar residuos radiactivos o que sirvan de alimento probiótico a pacientes tratados con radioterapia en casos de cáncer.

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Artículo original.