La fortaleza de la vida

Este trabajo está hermanado con otro, llamado (a la inversa de éste) La fragilidad de la vida. La verdad es que debían aparecer más juntos en el tiempo, consecutivos, pero no pudo ser. El volumen de información del tema que trato aquí resultó terriblemente grande y me llevó mucho tiempo dar por completo el trabajo. Y aún me quedo con la sensación de que alguna información interesante se queda afuera.

La exploración que están realizando en Marte los dos robots de la NASA ha causado que los medios periodísticos se saquen de la manga el tema de los microbios capaces de sobrevivir en hábitats extremos, porque éstos son los que se podrían hallar en las condiciones que presenta Marte hoy en día. Y también en otros planetas y lunas de nuestro Sistema Solar.

Ampliación de lo que parece un antiguo microbio fosilizado en un meteorito al que se considera proveniente de Marte. Créditos de la Imagen: NASA (La forma alargada ha sido coloreada)

El ciudadano común está impresionado, pero aclaremos no es un tema nuevo: la exobiología lo viene discutiendo y tratando extensamente desde hace años. En Internet hay sitios enteros dedicados a este tipo de información.

Sin embargo, la sensación existe: la gente está sorprendida, los propios científicos están sorprendidos.

Después de convivir durante al menos dos o tres siglos con la creencia de que la vida está conectada directamente con el sol, el agua y las temperaturas moderadas (proveniente del conocimiento científico, no de mistificaciones), en un par de décadas, y más que nada en los últimos años, nos hemos topado con el descubrimiento de que la vida medra en ambientes inimaginables de la Tierra, una vida adaptada —muy bien adaptada y a gusto— a condiciones muy fuera de la línea de lo que considerábamos posible.

Especulábamos, con cierta tristeza, sobre las arideces, sequedades, temperaturas y condiciones químicas imposibles de los planetas y lunas de nuestro sistema. Muchos de nosotros hemos escuchado más de una vez que nuestro planeta es el único favorable para la vida: un planeta de agua, con una luna única, una rotación estable que otros no tienen, con un movimiento de placas y una vida a nivel geofísico (interna) que no se observa en otros lugares. Y esto es bastante cierto, claro.

Nuestro planeta tiene en sus océanos el ambiente más enorme que se pueda imaginar como caldero para experimentar con la vida. A los científicos les parecía —y hasta lo juraban— que sólo aquí podía haberse desarrollado la vida que conocemos.

Alguien puede agregar que nuestro planeta de por sí es, además, un lugar templado. Y es cierto, pero no por eso deja de tener sitios que creemos que son, por definición, por lo que sabemos de las células, los organismos y su funcionamiento, definitivamente “inhabitables”.

También hemos escuchado interminablemente sobre la capacidad única del extremo inferior de la cadena de producción alimenticia, las plantas, que son las únicas capaces de generar las células de sus cuerpos a partir de lo básico: el agua, los minerales y la luz del sol. Sin ellas, sin la fotosíntesis —nos decían en una de las primeras clases de biología—, la vida no es posible.

Ahora los científicos se han encontrado con seres que, con extrañas soluciones de adquisición de alimento y equilibrio de energía y una bizarra relación con el medio ambiente, viven en sitios absolutamente crueles e inesperados. De pronto parece que casi cualquier lugar de nuestro mundo tiene organismos que viven ahí.

Aclaremos que no es que estos organismos apenas sobreviven en estas condiciones, sino que estos ambientes extremos son su hábitat natural. Viven felices ahí. Los ambientes extremos son sus hogares. Más de uno de esos seres muere si se lo extrae de su ambiente y se lo coloca en condiciones que para nosotros —y para la vida en general que conocíamos hasta ahora— serían paradisíacas.

Es por ello que se les ha denominado extremófilos.

Es obvio que descubrir vida que prolifera feliz en estos ambientes extremos ha llevado a una explosión de la imaginación de los que buscan vida fuera del planeta. Ahora es mucho más plausible pensar que ahí fuera puede haber algo vivo. Sí, nuestros océanos pueden haber sido la sopa primordial de la vida, pero los componentes podrían haber llegado desde el espacio —porque se los detecta en las nubes interestelares y en los meteoritos que caen aquí— y también podría ser que desde aquí hayan saltado de regreso al espacio… No es un afiebrado divague mío, es lo que se especula hoy en algunas corrientes científicas.

No es que la vida terrestre haya necesitado cohetes y cápsulas espaciales para salir del planeta (¿las suelas sucias de los astronautas?), sino que se habría desparramado debido a desprendimientos producidos por los impactos de los asteroides y cometas que han golpeado periódicamente nuestro mundo. Una retro-panspermia, lo inverso de lo que se ha especulado siempre.

Hay extremófilos y extremófilos

Que los nombremos bajo un único denominador puede hacer parecer que todos ellos son una misma cosa, una misma clase de organismo, incluidos dentro de un tipo, clase o philum. Pero hay una buena variedad de formas.

También es importante definir qué es un ambiente extremo —para la vida, claro— y qué no lo es. Antes de toda esta seguidilla de impresionantes hallazgos, un “ambiente extremo” era aquel en el que la vida no podía existir.

Imagen del que sería el microbio más antiguo hallado hasta ahora (Birger Rasmussen, Australia)

Es obvio que cada vez que se encuentra en esos lugares algo que se retuerce, reproduce, alimenta y crece, las fronteras cambian.

¿Cuál sería una definición básica para determinar hasta dónde pueden colonizar ambientes los seres vivos?

En general todo organismo tiene funciones que debe mantener para poder sobrevivir, y la mayoría de ellas están basadas en el intercambio de materia y energía con el medio. Es decir, que el medio debe permitirle realizar estas funciones.

A medida que descubrimos lo que la propia vida —sólo adaptándose— ha logrado hacer desde hace millones de años, las nuevas maneras que han surgido de adquirir energía y alimentos, descubrimos que no hay definiciones que valgan.

He visto que se habla de organismos medrando bajo stress. Esto significa, para mí, que un individuo de una de estas especies extremófilas se encuentra en situación incómoda en ese ambiente extremo, sufriendo. Esto sería correcto decirlo si queremos pensar que todos los organismos están adaptados, en realidad, a las condiciones físicas y químicas estándar —medias— de la superficie de la Tierra, y que a veces la naturaleza los obliga a estar en otros sitios menos bondadosos, donde deben esforzarse por sobrevivir. Y que las condiciones que generan stress son las situaciones en las que se somete a un organismo a variaciones, hacia cualquier extremo, de las condiciones estándar.

Bien podría ser al revés. Ya veremos que las condiciones en las que apareció la vida podrían ser las llamadas “extremas”, no las moderadas.

Ocurre que así como durante mucho tiempo nuestra cultura se dejó llevar por el antropocentrismo —y también por un rancio centrismo cultural, como cuando Europa se encontró con América—, si pensamos de este modo nos estamos dejando arrastrar por otro desplazamiento del punto de vista: los organismos que viven en esas condiciones no pueden estar sufriendo, porque están absolutamente adaptados. Allí viven felices y en las condiciones que necesitan. Si se los quita de ahí y se los pone en el mejor de los paraísos campestres de nuestro mundo conocido, en el más fértil, templado y rico que queramos, ellos mueren.

Analicemos ahora los extremos de los que hablamos. Son de dos clases. Fisicos: temperatura, radiación, presión. Y geoquímicos: desecación, salinidad, concentración de oxígeno, acidez, potencial de oxidación.

Para manejarse con estos extremos, los organismos han generado distintas estrategias, dependiendo de cada caso. Evolucionando, han desarrollado respuestas que llevaron a fisiologías distintas o una capacidad de reparación del daño que les produce el medio. Como nosotros, por ejemplo, que transpiramos para regular nuestra temperatura y regeneramos la piel constantemente.

Aislarse del medio es una solución. Nosotros lo hemos hecho con nuestra piel, y no hablemos de —para ir a extremos— los escarabajos, con sus durísimas armaduras.

Cyanidium caldarium (famosa y enigmática alga roja, eucariota y también termófila) y Dunaliella acidophila (microalga, eucariota) viven en un pH de 5 (ácido) y pueden resistir aún peores (hasta pH 0, que es un valor terrible: es la acidez de una disolución de ácido clorhídrico). Estas células tienen un citoplasma neutro, mientras que sus proteínas externas son tolerantes del ácido.

Dije antes que un organismo que vive en un ambiente extremo no debería ser considerado como uno de nosotros que se ha modificado a causa de las agresiones. Bien puede ser al revés: quién dice que estos organismos no son mucho más viejos que nosotros y que nuestros ancestros son los que cambiaron en respuesta a condiciones más suaves.

Los pozos termales alojan vida extrema

Si un extremófilo vive en un ambiente con más de una característica extrema, entonces es un poliextremófilo, como por ejemplo Sulfolobus acidocalcarius, una archea que vive en un medio de 80° C y, como si eso fuera poco, con un pH de 3.

Ya dije que se han encontrado extremófilos que pertenecen a muchas divisiones de los seres vivos.

Entre ellos hay eucariotas, que son aquellos cuyas células tienen la información genética envuelta dentro de una membrana que envuelve lo que llamamos núcleo. Las células de las plantas y de los animales pluricelulares casi siempre son eucariotas.

También hay procariotas —bacterias y archeas—, organismos ancestrales desde el punto de vista filogenético. Son seres unicelulares que tienen la información genética dispersa por su citoplasma: no tienen núcleo.

Y entre los extremófilos no faltan los pluricelulares, y hasta hay vertebrados, aunque parezca increíble.

Con respecto a algo que dije antes, sepamos que entre los termófilos (seres que viven en temperaturas extremas) aparecen más que nada procariotas (ancestrales, como dijimos), de modo que, basándonos en el punto de vista evolutivo, se deduce que los primeros ambientes de la vida —lo “normal” en los ecosistemas antiguos— tenían estas condiciones extremas.

Unos microbios muy primitivos hallados por científicos chinos en rocas cubiertas por el mar hace 1.400 millones de años parecen dar apoyo a la teoría sobre el origen de la vida a partir de “chimeneas subterráneas”.

Las evidencias geológicas encontradas en rocas cerca de la Gran Muralla, en el noreste de China, desafían la actual teoría que dice que la evolución depende exclusivamente de la luz del sol.

Los estudios parecen apuntar a que varios microbios fosilizados, del tamaño de un micrón y forma de bulbo o de hilo, fueron capaces de sobrevivir en condiciones extremas, sin luz ni oxígeno, a temperaturas y niveles de presión extremos.

Los microbios obtenían energía y nutrientes mediante la transformación de sulfuro de hidrógeno, un gas tóxico para el ser humano y muchos de los animales actuales, y que era emitido en forma de humo oscuro por chimeneas naturales.

Los expertos consideran que el descubrimiento (logrado por Li Jianghai, profesor del Instituto de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Beijing) es importante para acercarse a la comprensión del origen de la vida y evaluar la posibilidad de que también se haya iniciado la vida en otros planetas.

Al extremo de mucho, mucho calor

Thermocrinis ruber, bacteria amante del calor © K.O.Stetter & R.Rachel, Univ.Regensburg

La temperatura afecta a los tres tipos fundamentales de moléculas biológicas —lípidos, proteínas y ácidos nucleicos— produciendo cambios en su estructura que desembocan, entre otras cosas, en la desnaturalización (degradación) de estas moléculas.

También hay una correlación inversa entre la solubilidad de los gases en el agua y la temperatura, de manera que a altas temperaturas se puede producir falta de oxígeno y/o de CO₂ (anhidrido carbónico o dióxido de carbono) en el agua.

Cuando se llega cerca de los 100° C, la fluidificación de la membrana celular puede ser letal. Por otra parte, no menos importante, la clorofila se degrada a los 75°, perdiéndose la capacidad fotosintética.

A pesar de todo esto existen los hipertermófilos, que viven con toda naturalidad por encima de los 80° C.

El hipertermófilo de alta temperatura más extremo es la Pyrolobus fumarii (bacteria, procariota, archea), que vive en las paredes de las fumarolas hidrotermales submarinas. Es un quimiolitótrofo nitratorreductor (ataca las piedras y aprovecha los nitratos) y, por lo que se ha podido medir hasta ahora, es capaz de medrar a hasta 114° C, bien por arriba de la temperatura de vaporización del agua. Incluso, a temperaturas menores de 90° C deja de desarrollarse. Es un ambiente demasiado frío para ella.

Otro hipertermófilo que vive en chimeneas del fondo del mar, la archaea productora de metano Methanopyrus spp, está atrayendo ahora mucha atención porque su filogenética está muy cercana a la raíz del árbol de la vida. Se espera que el análisis de sus genes y su actividad ayuden a clarificar cómo sobrevivían las primeras células del mundo.

Hay termófilos entre las bacterias fototróficas (cianobacterias, bacterias púrpuras y verdes), eubacterias (Bacillus, Clostridium, Thiobacillus, bacteria ácido-láctica, Desulfotomaculum, actinomicetos, espiroquetas, Thermus y muchos otros géneros), así como en las archeas (Pyrococcus, Thermococcus, Thermoplasma, Sulfolobus y las metanógenas).

En contraste, los eucariotas soportan un límite superior de temperatura menos alto, de 60° C para algunos protozoos, algas y hongos, en torno a los 48° C para las plantas vasculares, y de 40° C para los peces, posiblemente porque la solubilidad del oxígeno disminuye a mayor temperatura.

Y mucho frío también

A muy bajas temperaturas también medra la vida. Se han encontrado microorganismos con actividad biológica bien debajo del punto de congelación, en un ambiente a -18° C (un freezer de heladera está entre -10 y -18° C).

Hace un par de años, científicos de la National Science Foundation (NSF) de los Estados Unidos hallaron en el polo sur microbios que resisten el frío y las intensas radiaciones ultravioletas del sitio, y que son capaces de vivir en la oscuridad y con escasez de agua líquida. Estas bacterias mostraban un metabolismo activo y con síntesis de ADN a temperaturas ambientes de -12 a -17° C. Se supone que poseen enzimas y membranas que les permiten medrar en esos terribles entornos, muy similares a los de Marte.

Este valor de -18 grados numéricamente no parece mucho. La principal razón por la que la diferencia en grados no es tan amplia en el extremo frío —en comparación con los límites que se alcanzan hacia arriba— es que debajo de los 0° C, como todos sabemos, el agua se congela. Congelada deja de ser el medio para reacciones metabólicas, pero además, dado que el agua se expande al hacerse hielo, los cristales rompen la membrana celular.

Por esta razón la mayoría de los organismos —aún más los unicelulares— sufren daños que los llevan a la muerte. La excepción es un nematodo llamado Panagrolaimus davidi, que puede resistir vivo con la totalidad del agua de su cuerpo congelada.

Los científicos vienen estudiando los microbios que toleran las más gélidas temperaturas de la Tierra en los helados mares y lagos árticos y en los secos valles antárticos. Se procura aprender, así, dónde buscar la vida en otros mundos. Se cree que existen posibilidades de encontrar algún tipo de vida en los lechos de Marte (que ahora se sabe fueron mares salados) y bacterias envueltas en fluidos y hielo en la luna de Júpiter llamada Europa.

Los científicos neocelandeses que investigan en la Antártida opinan que el hallazgo de microorganismos cuya existencia transcurre bajo las gélidas superficies de ese continente ha fortalecido la posibilidad de encontrar organismos vivos en Marte. También para ellos, los organismos vivos de la Antártida viven en condiciones geológicas similares a las del planeta rojo.

El clima de la Antártida se caracteriza por frías temperaturas, que pueden bajar de los treinta grados centígrados bajo cero, y por la sequedad extrema del medio ambiente, que en la Antártida recibe unos 10 milímetros de lluvias anuales. Muchos lugares de Marte se aproximan mucho a eso.

Los científicos dicen que no se debe perder la posibilidad de estudiar los microorganismos en la Antártida, para así estar preparados respecto a lo que se puede encontrar en los mundos gélidos, en vez de tener que esperar a que se pueda viajar al planeta rojo.

Los microorganismos hallados en la Antártida, localizados en un área conocida como Valles Secos, fueron identificados como Beauverias bassianas, unos hongos que pertenecen a una especie emparentada con los de la penicilina. Estos hongos viven enterrados bajo la superficie de la tierra, a una profundidad de entre tres y ocho centímetros.

Los científicos notaron además que el hábitat de la colonia de microbios tiene un alto grado de salinidad, de unas siete veces, al menos, el grado de salinidad de los océanos.

Y otros soportan radiaciones

La radiación es energía en movimiento, bien en forma de haces de partículas —protones, neutrones— o como ondas electromagnéticas —rayos gamma, rayos-X, utravioletas, de luz.

No es habitual que en la superficie de la Tierra haya niveles extremos de radiación, pero igualmente se han estudiado los efectos de una radiación intensa, tanto de ultravioleta como de radiación ionizante, por su importancia en medicina, producción de energía o en los viajes espaciales.

Los daños que puede producir el exceso de radiación van desde la disminución de la movilidad o inhibir la fotosíntesis, hasta algo mucho más importante: daño a los ácidos nucleicos. Cuando una criatura se ve expuesta a una dosis alta de radiación, esta energía intensa causa la descomposición de la molécula de ADN —la colección de todos los genes en un ser vivo que constituyen su esencia—, y ninguna criatura puede sobrevivir si sus genes no funcionan bien.

En este caso el daño es directo, pero también puede ser indirecto, a través de la formación de contenidos de oxígeno reactivo, que reaccionan tanto con las bases como con los dobles y triples enlaces.

Deinococcus radiodurans

A pesar de todo esto, tenemos extremófilos resistentes a la radiación. La bacteria Deinococcus radiodurans es famosa por su capacidad de resistir la radiación ionizante. Una dosis de 500 a 1000 rads es suficiente para matar a una persona. La D. radiodurans perdura aún después de haber sido sometida a 1.500.000 rads, ¡tres mil veces más!

La mayoría de los microbios tienen herramientas para reparar —ocasionalmente— los daños en su ADN. Por ejemplo, cuando se avería una parte del ADN de Escherichia coli, una bacteria muy común que vive en nuestros intestinos, usualmente puede repararlo y seguir viviendo. Sin embargo, no puede sobrevivir a dos o tres daños grandes en su ADN. D. radiodurans, por su parte, puede recomponer en unas pocas horas el ADN fragmentado a causa de la radiación.

Una de las razones es que tiene una gran cantidad de copias de sus genes. Las células de D. radiodurans poseen de cuatro a diez copias de su molécula de ADN, mientras que la mayoría de las bacterias poseen sólo una copia. Estas copias sirven como reserva, son como los resguardos de seguridad que uno guarda de los archivos de una computadora.

De esta manera, cuando la radiación daña el ADN de D. radiodurans, el microbio tiene muchas oportunidades de encontrar una copia intacta de cada gen para usarla y recomponer su ADN. Una proteína especial llamada RecA es la que une los fragmentos. Y parece que D. radiodurans tendría más herramientas de reparación.

Estos procesos aún se están estudiando. Los científicos no tienen completamente claro cómo y por qué D. radiodurans es mucho más resistente a la radiación que otros microbios que tienen las mismas herramientas. Otras bacterias tienen más de una copia de sus genes, aunque no tantas como D. radiodurans.

Los científicos están examinando los genes de D. radiodurans, tratando de entender qué otras herramientas puede tener la bacteria que le confieren una protección extra contra la radiación.

Lo más importante que intentan saber es por qué D. radiodurans desarrolló esta superresistencia a la radiación, ya que el microbio no podría estar expuesto a tan increíbles niveles de radiación en ningún lugar de la naturaleza de la Tierra.

También es increíble que D. radiodurans sea capaz de sobrevivir largos periodos sin una sola gota de agua. Algunos investigadores piensan que la resistencia a la radiación de la bacteria es un efecto colateral de su habilidad para soportar largos períodos sin agua, algo que sí ocurre en muchos lugares. La deshidratación causa los mismos daños en el ADN que la radiación, de modo que requiere el mismo proceso de reparación.

Otros organismos que pueden soportar altos niveles de radiación son dos especies de bacterias del género Rubrobacter y el alga verde Dunaliella bardawil.

Un lago que se formó en el cráter del volcán Licancábur, ubicado a unos 6.100 m de altitud en el Altiplano andino y en la frontera entre Bolivia y Chile, es el lugar ideal para saber cómo se han adaptado los organismos que viven en lagos como ése a la atmósfera enrarecida y al dañino ambiente con alta radiación UV (ultravioleta). Allí se llevan a cabo experimentos sobre estos organismos.

Altas presiones también

La presión varía con la altitud. En la atmósfera, por ejemplo, a 10 km de altitud la presión es casi un cuarto de la que existe a nivel del mar. Nosotros hemos evolucionado en una presión de una atmósfera, que es igual a 101,3 kilopascales (el pascal es la unidad que se utiliza para medir la presión por metro cuadrado) y también a los famosos 760 mm de mercurio de los barómetros tradicionales.

Nuestros ancestros acuáticos, sin embargo, estaban sometidos a una mayor presión, pero hidrostática (en el agua). La presión hidrostática crece en 10,5 kilopascales por cada metro de profundidad. A cinco metros de profundidad, ya tenemos un 50% más de presión que en la superficie.

En la litósfera (dentro de la estructura rocosa del planeta) la presión litosférica crece 22,6 kilopascales por cada metro hacia abajo. A cinco metros debajo del suelo, la presión es un 110% superior a la del aire en la superficie del planeta.

El océano presenta profundidades extremas, en las que la presión es enorme. El punto de ebullición del agua crece con la presión, así que en el fondo oceánico, donde hay fumarolas volcánicas con temperaturas que deberían vaporizarla, el agua del mar se mantiene líquida a 400° C. Este fenómeno incrementa la temperatura a la que es posible el crecimiento microbiano.

Ya hablamos antes de los efectos de la temperatura, pero ¿qué le hace la presión a los seres vivos? Entre otras acciones, la presión produce un cambio de volumen del organismo (lo reduce); además, comprime el empaquetamiento de los lípidos de manera que hace menos fluidas sus membranas. El aumento de la presión puede también inhibir reacciones químicas.

Aunque muchos seres pueden adaptarse a una presión muy alta, lo que no soporta casi ninguno son los cambios repentinos, que pueden ser letales.

La fosa de las Marianas es la mayor depresión marina del mundo, con 11.000-11.200 m de profundidad. Allí, además de Piccard con el batiscafo, bajaron expediciones con submarinos robóticos que han encontrado, además de organismos que podrían vivir a temperatura y presión estándar, otros, llamados piezófilos, que están totalmente adaptados a presiones de 70-80 megapascales (casi mil veces la presión que soportamos nosotros en la superficie). Estas especies no sobreviven a presiones menores a los 50 megapascales.

El submarino científico japonés Kaiko, por ejemplo, alcanzó las máximas profundidades oceánicas del mundo, realizando más de 250 exploraciones que permitieron descubrir 180 bacterias y 350 nuevas especies, útiles para aplicaciones médicas e industriales.

Este vehículo no tripulado, operado en forma remota, tenía apenas tres metros de largo y pesaba 10,6 toneladas. Fue perdido en medio de un tifón y ahora procuran reemplazarlo.

En el lecho de la depresión Challenger, la más profunda del mundo, en la fosa Maruyama, situada cerca de Guam (Islas Marianas) en el océano Pácifico occidental, los brazos robóticos de Kaiko llevaron a cabo una búsqueda de microbios, con ricos resultados.

El científico Yuichi Nogi descubrió, en la fosa de las Marianas, la bacteria Moritella yayanosii, que contiene proteínas como la DHA y la EPA, ampliamente utilizadas en la medicina. Los investigadores intentan desarrollar a partir de ella nuevos y más potentes medicamentos contra la hipertensión y el cáncer, así como un agente purificador de la sangre.

Complejo hábitat alrededor del Riftia pachyptila

Otro hallazgo fue la bacteria Shewanella violacea, en una exploración a 6.500 metros en la Fosa de Tyukyu, cerca de la meridional isla japonesa de Okinawa. Esta bacteria tiene mecanismos particulares de regulación de la presión.

La Shewanella violacea se está probando en la industria de los semiconductores. Los científicos creen que algunas estructuras cristalinas de la bacteria podrían aplicarse a la creación de compuestos químicos útiles para el desarrollo de materiales semiconductores.

El biólogo marino Shinji Tsuchida participó en varias exploraciones en la fosa de las Marianas. En el océano Indico, gracias al submarino robot halló vida en torno a las “fumarolas negras” (del inglés black smokers), una suerte de géiseres submarinos que arrojan agua muy caliente rica en minerales desde el fondo del océano.

Las especies halladas en ese lugar proliferan en un ambiente con gran concentración de sulfuro de hidrógeno (altamente venenoso para los animales) y metano, y una presión mil veces superior a la de la superficie marina. La teoría común señalaba que nada podría sobrevivir en semejantes ambientes extremos, a los que la luz del sol jamás llega.

Allí, en aguas cercanas a Okinawa, donde a profundidades de más de 2.500 metros la temperatura del agua llega a 360° C, se encontraron, por ejemplo, el extraño gusano tubícola Riftia pachyptila, el pequeño cangrejo blanco Austinograea rodriguezensis, y varias especies de camarones y mejillones.

El gusano tubícola parece realmente extraterrestre: no tiene boca ni tracto digestivo y se alimenta del sulfuro de hidrógeno (que es considerado un veneno de amplio espectro), pero no directamente. Contiene una bacteria que vive en simbiosis con él. La bacteria posee una enzima en su organismo que disuelve el sulfuro de hidrógeno y lo convierte en materia orgánica que alimenta al gusano.

Alrededor de estos gusanos se ha creado todo una comunidad de seres vivos de diferentes tipos, que dependen de éstos.

Si todo está muy seco…

El agua posee muchas propiedades que la convierten en el solvente esencial de la vida. Los seres vivos son en gran parte de agua. Así que si falta el agua, la vida no es posible… ¿o sí?

Por lo que se sabe hasta ahora, la falta de agua en un ambiente sí parece ser determinante. El año pasado, en la parte más seca del desierto de Atacama (Chile), un equipo de investigación llevó a cabo experimentos similares a los realizados por las sondas Viking en Marte para encontrar microbios. No hallaron ninguna evidencia de vida. Los científicos calificaron de “altamente inusual” este descubrimiento, por ser un ambiente expuesto a la atmósfera terrestre. Pero Atacama es la región más seca del mundo.

Ubicado a 1.000 metros de altitud, el desierto de Atacama tiene una antigüedad de 15 millones de años y es 50 veces más árido que el Valle de la Muerte californiano. Dicen los investigadores que la razón de que sea tan seco y virtualmente estéril es porque la humedad está bloqueada a ambos lados, por los Andes al este y por montañas costeras al oeste.

Los científicos estudiaron la parte más seca de Atacama, un área llamada “de doble sombra de lluvia”. Durante los últimos cuatro años, la estación meteorológica del equipo registró una única precipitación de tan sólo unos míseros 0,25 mm de humedad. La hipótesis del equipo es que en el corazón del desierto de Atacama llueve, en promedio, una vez cada diez años.

Fred A. Rainey, profesor asociado de ciencias biológicas en la Universidad Estatal de Louisiana y experto en microorganismos de ambientes extremos, dijo que Atacama fue el único lugar de la Tierra en el que tomó muestras de suelo para cultivar microorganismos en el laboratorio de las que no creció nada. Dijo que, normalmente, cuando se toma una muestra de suelo de cualquier ambiente y se lo pone en un medio de cultivo, se pueden ver diferentes colonias bacterianas creciendo allí después de unos pocos días. Pero, en el caso de suelos recogidos en algunas áreas de la región central del desierto de Atacama, no aparece ninguna o muy pocas colonias bacterianas, aún después de veinte días de incubación.

Pero luego de esta investigación con resultados negativos, científicos del Instituto del Desierto de Chile detectaron la presencia de vida microscópica en los cerros que rodean la ciudad de Antofagasta (ubicada al borde del desierto de Atacama). Se trata de bacterias fotosintéticas denominadas cianobacterias, primeras habitantes del planeta.

Desde hace cuatro años, científicos del Instituto del Desierto de la Universidad de Antofagasta (INDES), encabezados por el académico Dr. Benito Gómez Silva, realizan un estudio de los organismos fotosintéticos del desierto de Atacama. Aunque el lugar posee bajísimos índices de humedad, ahí se encuentran organismos hipolíticos, es decir, que viven en las piedras, enterrados bajo la superficie, especialmente en aquellas rocas translúcidas como el cuarzo o el granito, mineral que abunda en esa zona.

Los microrganismos hallados son fotosintéticos y corresponden a una cianobacteria, primeros entes que evolucionaron en la Tierra, siendo responsables de la producción de oxígeno en la atmósfera hace millones de años. Estos microorganismos, dicen los científicos chilenos, podrían ser útiles en biotecnología, pues resisten las condiciones extremas del desierto de Atacama.

En otros ambientes menos extremos pero también muy secos, sin embargo, se encuentran organismos con adaptaciones que les permiten sobrevivir a la falta de agua. Hay organismos que pueden tolerar la desecación extrema porque son capaces de entrar en un estado llamado anhidrobiosis, que se caracteriza porque el organismo tiene una cantidad de agua intracelular pequeña y porque no posee actividad metabólica.

Este estado puede ser alcanzado por una gran variedad de organismos, incluyendo bacterias, levaduras, hongos, plantas, insectos, tardígrados (invertebrados muy pequeños, con el aspecto de los ácaros, a los que se les llama “ositos de agua”), nematodos micófagos, y el crustáceo Artemia salina (que es el que se vende a los niños como un polvillo mágico que se echa en el agua y del que nacen, “milagrosamente”, los “hombrecitos de mar” o “monitos de mar”).

De todos modos, los cambios irreversibles, como la desnaturalización y ruptura de las estructuras de lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, así como la acumulación de especies oxigenadas reactivas durante la deshidratación, especialmente bajo la radiación solar, son mecanismos de desecación que producen la muerte.

Salado, salado

Se sabe ahora que los organismos vivos pueden vivir en un rango de salinidad que va desde el del agua destilada (o sea ninguno) hasta el de las soluciones saturadas de sal.

Hay una forma de arqueobacterias que está adaptada a la vida en ambientes altamente salinos. Estos organismos, conocidos con el nombre de halófilos (amantes de la sal), viven en ambientes salinos y húmedos como el Mar Muerto (Jordania e Israel) y el Great Salt Lake (Gran Lago Salado) de Utah, Estados Unidos.

La antigüedad específica de los halófilos aún no se conoce, pero debido a que respiran oxígeno se cree que no son una de las primeras formas de arqueobacterias. El oxígeno no era uno de los componentes principales de la atmósfera terrestre hasta que los organismos anaeróbicos, como las cianobacterias, comenzaron a producirlo. Sin embargo, existe evidencia que indicaría que los halófilos estarían muy cerca de las raíces del árbol de la vida. Si los estudios indicaran que los halófilos son las arqueobacterias más antiguas, esto apuntaría a que el origen de la vida fue en agua muy salada.

La salinidad, como la temperatura, tiene efecto en las propiedades del agua. Un aumento de la salinidad aumenta la presión osmótica (importante para los organismos), además de bajar la temperatura de congelación (normalmente de 0° C).

Debido a la diferente presión osmótica, la vida en altas concentraciones de sal debe ser capaz de solucionar cuestiones relativas a la presión de la tensión hídrica, la deshidratación celular y la desecación.

Entre los halófilos se encuentra una variedad de microbios. Muchos son archeas y cianobacterias, además del alga verde Dunaliella salina, que puede sobrevivir en soluciones saturadas de cloruro de sodio.

Microfotografía en colores simulados de Tindallia californiensis – © R. Hoover, NASA

El lago Mono, en California, Estados Unidos, es un cuerpo de agua extremadamente salado y además alcalino. Es casi tres veces más salado que el agua de mar y tiene un pH de 10. Sin embargo, el lago Mono sostiene una gran variedad de vida; desde microbios, pasando por plankton y llegando a pequeños camarones.

El Tindallia californiensis se encuentra aquí como en su hogar. Prospera en condiciones altamente alcalinas (pH de 8 a 10,5) y con concentraciones salinas cercanas al 20%.

Hay allí otro raro microbio: Spirochaeta americana. Lo encontraron viviendo junto al T. californiensis y a una cantidad de especies microbianas —que se supone llegan a varios centenares— en las muestras de lodo del lago Mono. Encontrar nuevas especies en esta abundante colección de vida microbiana es un trabajo de detectives.

“La recolección de muestras en el fondo fangoso de este lago, y el mantenerlas vivas, puede ser un asunto complicado,” dice el investigador que trabaja en este lago. “Estas especies mueren ante la presencia de oxígeno, así que hay que tener mucho cuidado para protegerlas”.

Acidez extrema o alcalinidad extrema

El pH fue definido en 1909 por el químico danés Sorensen como el potencial hidrógeno (pH), o logaritmo negativo de la concentración molar (más exactamente de la actividad molar) de los iones hidrógeno.

Esto es: pH = -log [H⁺]. Desde entonces, se utiliza universalmente el término pH.

Como esto debe haber sonado para muchos muy técnico y seguramente poco explicativo, para darnos una idea veamos una pequeña tabla de los pH de diversas sustancias:

Disolución de HCl 1 M (ácido clorhídrico)		0
Jugo gástrico		1,5
Zumo de limón		2,5
Zumo de naranja		2,8
Vinagre		3
Vino		3,5
Zumo de tomate		4
Cerveza		4,5
Café		5
Agua de lluvia		5,6
Agua corriente		6
Leche		6,9
Agua pura		7
Sangre		7,4
Bicarbonato		8,2
Agua de mar		8,5
Leche de magnesia		10,5
Lejía (hipoclorito sódico)		12
Disolución de NaOH 1 M (hidróxido de sodio)		14

Los procesos biológicos normales tienden a ocurrir en un rango medio del espectro de pH. El pH tanto intracelular como ambiental suele encontrarse en este valor, de alrededor de 6 a 7.

Sin embargo en algunos sitios de la naturaleza el pH puede ser muy alto, como sucede en los lagos salinos o zonas de desecación, o muy bajo, llegando hasta 0 (extremadamente ácido, como el ácido clorhídrico).

A este pH excepcionalmente bajo las proteínas se desnaturalizan.

Sin embargo, existen organismos que viven con estos niveles de acidez. Son llamados acidófilos.

No se hallan peces y cianobacterias en un pH más bajo de 4, las plantas e insectos viven en sitios que tienen entre 2-3, pero los eucariotas unicelulares pueden vivir por debajo de 1.

El acidófilo más conocido es el alga roja Cyanidium caldarium, que ha sido hallada en la naturaleza a un pH de 0,5, aunque su óptimo en el crecimiento en cultivo es de 2-3. El alga verde Dunaliella acidophila puede también sobrevivir a 0 de pH, con un máximo de 1. Tres hongos, Acontium cylatium, Cephalosporium sp y Trichosporon cerebriae crecen a pH 0.

En estos ambientes de extrema acidez también se han encontrado archeas.

Los heterótrofos aeróbeos Picrophilus oshimae y Picrophilus torridus tienen un crecimiento óptimo a pH 0,7 y 60° C

En una mina de hierro y en una mezcla de ácido sulfúrico y altos niveles de cobre, arsénico, cadmio y zinc, apareció una rareza: Ferroplasma acidarmanus, con membrana únicamente, sin pared celular.

Existe el otro extremo, el de los alcalófilos, que prefieren pH altos, con una diferencia de dos o más unidades de pH entre el medio interno y externo de la célula. Hay representantes de todos los dominios y del reino de los eucariotas capaces de tolerar pH altos (elevada alcalinidad), de hasta 11.

¡En agua sulfurosa!

Las aguas del río Tinto, en la provincia de Huelva, España, fueran consideradas muertas durante años a causa de la actividad minera de la faja pirítica —que se realizó durante mucho tiempo— y otros motivos, relacionados con actividad industrial más reciente.

Un grupo de investigadores y estudiantes de la Universidad Autónoma de Madrid, que iniciaron a finales de los ochenta el estudio de los posibles microorganismos del Río Tinto, descubrieron con sorpresa que el área fuente de este río de España albergaba una comunidad de microbios muy diversa, resultado inconsistente con un ambiente supuestamente degradado.

Estudios posteriores de la microbiología y química del agua en los noventa empezaron a evidenciar que gran parte de las condiciones de extrema acidez alcanzadas en el río eran originadas por la actividad de ciertos microorganismos, que son capaces de sobrevivir oxidando los sulfuros metálicos, como la pirita, que conforman parte del basamento de la cuenca minera y que han sido fuente de su riqueza.

En efecto, la oxidación de la pirita por microbios quimiolitótrofos (así se definen), produce la generación de una solución ácida con alta concentración en hierro oxidado, que es la sustancia que da el color característico al río Tinto.

La quimiolitotrofía es el proceso metabólico que usan algunos microorganismos para procurarse energía a partir de moléculas inorgánicas. En el caso del río Tinto, bacterias “comedoras de rocas” como Leptospirillum ferrooxidans y Acidithiobacillus ferrooxidans consiguen su energía oxidando los iones de hierro ferroso (Fe₂+) de la pirita, convirtiéndolos en iones férricos (Fe₃+). El Acidithiobacillus también es capaz de conseguir energía oxidando el azufre.

A causa de la pequeña cantidad de energía que se genera en la oxidación de ion ferroso a férrico, estas poblaciones de bacterias deben oxidar una gran cantidad de hierro para crecer. Como resultado, relativamente pequeños crecimientos en la población bacteriana producen la precipitación de masivas cantidades de material férrico.

El equipo de investigación ha recogido en ese río unos 1.300 organismos diferentes, incluyendo arqueobacterias, levaduras, hongos y protistas. La biomasa más abundante en el río parecen ser algas. Masas de algas cubren a menudo la superficie del agua, tiñendo las rojas aguas de verde y produciendo burbujas de oxígeno.

Uno de los científicos del equipo piensa que es inexplicable que unos organismos eucariotas como las algas sean capaces de prosperar en estas duras condiciones de acidez y concentraciones metálicas tan elevadas.

¿Y el aire qué?

Hay que hacer referencia a un aspecto que no debemos olvidar: aunque hoy en día el ambiente terrestre es mayoritariamente aeróbeo, es decir con oxígeno (tanto en el aire como en el agua), este elemento es, en realidad, una sustancia activa y tóxica a la que nos hemos adaptado.

El aumento del oxígeno como gas atmosférico modificó los rasgos de la vida en la Tierra. Muchas formas de vida murieron, mientras que otras se adaptaron a la nueva concentración de este gas.

En ese sentido, todos los organismos aeróbeos deberíamos ser considerados extremófilos.

Dentro de las piedras

El 80 por ciento de la flora antártica no es muy diferente de la de otras zonas del planeta. Sin embargo, en el 20 por ciento restante aparecen formas de vida únicas, tan curiosas como la de la imagen de arriba (franja oscura).

Se trata de las comunidades o líquenes endolíticos, “una asociación de hongo y alga que vive dentro de las piedras en una zona de la Antártida conocida como ‘valles secos’, donde se pensaba que no existían formas de vida pluricelular”, relata el profesor de la Universidad Complutense Leopoldo García Sancho.

Este tipo de liquen se ha hecho muy famoso porque “ha servido para diseñar teóricamente lo que puede ser la vida en Marte o los últimos tipos de vida que hayan existido en dicho planeta, y en ellos se basa el proyecto de Vida en Marte de la NASA”.

Las peculiaridades de los líquenes antárticos son en su mayoría morfológicas. “Se ha llegado a hablar incluso de ‘gigantismo’. Algunos ejemplares pueden llegar a alcanzar tamaños descomunales con respecto a otros de su misma especie en distintas zonas”.

En cuanto a su crecimiento, es completamente distinto en las dos zonas del continente: “En la parte continental, la tasa de crecimiento es bajísima, muchos de los líquenes tienen más de 1.000 años”.

En prácticamente todos los desiertos del mundo, en las rocas de cuarzo, que son translúcidas, habitan organismos endolíticos. En el desierto de Mojave, en las zonas más áridas, casi todas las rocas que se encontraron estaban colonizadas por estos organismos.

Un equipo de científicos de la Universidad del Estado de Oregon descubrió bacterias dentro de una perforación de 1.350 metros de profundidad horadada en la roca volcánica cerca de Hilo, Hawai. El agujero comienza en la roca ígnea del volcán Mauna Loa y pasa a través de lava del volcán Mauna Kea. A 1.000 metros encontraron cristales de basalto fracturados que se formaron cuando la lava fluyó al océano.

Luego de un minucioso examen, encontraron que esta lava había sido cambiada por microorganismos. Usando microscopio electrónico, hallaron allí unos diminutos microbios esféricos y fueron capaces de extraerles el ADN, que ahora están estudiando.

El aguante sin luz

Aún se discute si el asteroide que dejó su marca en Yucatán fue el que eliminó a los dinosaurios. Sea o no el caso, su efecto fue mundial. El registro fósil muestra que al final del Cretácico, la vegetación de Nueva Zelanda estaba dominada por coníferas y plantas con flores. El registro muestra también que muchas de estas especies desaparecieron súbitamente al final de ese período y fueron reemplazadas por esporas y filamentos de hongos preservados por una capa de carbón de cuatro milímetros de espesor. Esta capa coincide con la deposición de iridio, un elemento raro en la corteza de la Tierra pero abundante en los asteroides.

Es decir, sí hubo una catástrofe mundial. Los científicos pudieron reconstruir el evento mes a mes, con una gran resolución temporal. Durante un período muy corto (entre unos pocos meses a un par de años) los hongos y otras saprofitas que vivían de organismos muertos fueron la forma dominante de vida sobre la Tierra. El polvo atmosférico bloqueó la luz solar y provocó la muerte de las plantas que dependían de la fotosíntesis.

La capa de hongos fósiles es seguida por un intervalo de sesenta centímetros de espesor que contiene trazas de la flora que se iba recuperando, la cual se restableció relativamente rápido: los helechos terrestres primero, seguidos luego de décadas o siglos por una vegetación más diversa, tipo bosque.

Se conoce una capa similar de hongos y algas de una catástrofe previa que ocurrió hace 251 millones de años en la frontera Pérmico-Triásico. Ésta fue una extinción en masa aún mayor: desapareció aproximadamente el 90% de las especies que existían hasta ese momento.

Microbios atómicos y eléctricos

Geobacter sulfurreducens. El recuadro ampliado de imagen muestra las estructuras similares a cabellos que utiliza para nadar. Imagen de University of Massachusetts.

Geobacter sulfurreducens es un microbio capaz de alimentarse de uranio radioactivo, que es soluble en el agua —lo que lo hace peligroso porque es disuelto y arrastrado por ella—, y convertirlo en una forma que se precipita, de modo que es más fácil separarlo. Estos microbios viven en la tierra común y pueden ser estimulados a crecer naturalmente agregando vinagre al suelo.

Investigadores financiados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos usaron este microbio para reducir en un 70 por ciento el uranio disuelto en el agua de una mina llamada Rifle Mill, en Western Colorado, donde se extraía este mineral para las armas nucleares. El uranio disuelto en ese lugar contaminaba el agua subterránea, que luego fluía hacia el río Colorado.

A fines del año pasado, los científicos secuenciaron el genoma de G. sulfurreducens, identificando los genes que le dan al microbio esa capacidad. Encontraron los genes que le permiten nadar y “oler” los metales. Más de cien genes ayudan al microbio a producir energía transportando electrones en metales como el uranio. Descubrieron que es probable que este microbio se adapte y sea capaz de competir en entornos subterráneos, incluyendo suelos pobres en oxígeno, pero también en aquellos en los que este elemento existe en cantidad. Los descubrimientos fueron publicados en la revista Science.

El proceso que usa el microbio para obtener su energía de los metales se puede utilizar para fabricar baterías. Los científicos produjeron electricidad fijando celdas con microbios G. sulfurreducens a electrodos y capturando la corriente que se generó.

Hay otro microbio, el Geobacter metallireducens, que es capaz de descomponer el uranio y también el plutonio, un metal muy radioactivo.

En las profundidades del planeta

La perforación más profunda del mundo es el pozo SG-3, de 12.262 metros, en el área de Pechenga-Zapolyarny, península de Kola, Rusia. Estos pozos son experimentales. Además del aporte en conocimentos a la geofísica, se prueba en ellos hasta dónde es posible penetrar en la corteza de nuestro mundo.

Alcanzar grandes profundidades no es nada fácil de lograr. A medida que se avanza, el trabajo se hace cada vez más dificultoso, y el éxito final depende de la calidad técnica del equipo que se utiliza —que en los casos extremos, como el pozo SG3, requiere tecnología ultravanzada, comparable a la espacial—, pero también de la formación geológica en la que se perfora.

El programa alemán de perforación continental profunda (KTB) realizó varias perforaciones de la frontera Cretáceo-Terciaria en la roca cristalina de la cuenca del Bosque Negro Bávaro (Bavarian Black Forest, en Schwartzwald) en Europa central. De los seis pozos perforados, el más profundo tiene 9.100 m, y a esa profundidad la temperatura alcanzó los 265° C. En uno de estos pozos de KTB se hallaron hipertermófilos a una profundidad de 4.100 m, aunque no se pudieron lograr muestras cultivables de estos microorganismos. La temperatura de los líquidos era de 118° C (hasta ahora, la temperatura a la que se han podido cultivar hipertermófilos no ha excedido los 113° C).

En Gravenberg, Suecia, se hizo otra perforación muy profunda para estudiar los gases de las profundidades. Alcanzó los 6.800 m y ahí sí se pudieron aislar las bacterias termofílicas, a una profundidad de 5.278 m, donde había una temperatura de entre 65 y 75° C.

Estos hallazgos son más o menos fortuitos, porque estas perforaciones profundas siguen siendo muy pocas y no se ha encarado ninguna que esté específicamente orientada a la investigación microbiológica. Las que se realizan con el propósito de explorar la vida microbiana raramente alcanzan los 1.000 m. La exploración de la biosfera intra-terrestre profunda recién ha comenzado y es difícil predecir qué sorpresas nos pueden esperar allí.

Bajo el suelo del mar, comiendo vidrio

Vista microscópica de estructuras tubulares de unos 25 micrometros, sobre vidrio volcánico marrón (lava superenfriada). La muestra fue tomada en el sitio 504B del Ocean Drilling Project, una perforación que se realiza en el Pacífido ecuatorial oriental.

En un pozo realizado bajo el océano Pacífico se encontraron rastros de microbios que viven como topos, comiendo y avanzando por la roca, a 375 metros debajo de la corteza del fondo oceánico y a 4.000 metros por debajo del nivel del mar. Se trata de roca formada por lava submarina vitrificada, similar a la que se usaba en la edad de piedra para hacer puntas de flechas, en la que se hallaron las galerías (como de gusano) excavadas por los microbios.

Se podría dudar del origen de estas perforaciones, atribuyéndolos a fenómenos químicos que no involucren seres vivos, pero se halló material biológico adherido a las paredes internas de los túneles.

Hubert Staudigel, de la Institución Scripps de Oceanografía de la Universidad de California, en San Diego, Estados Unidos, descubridor de estos organismos, dijo que los microbios pueden hacerse camino excavando túneles al mismo tiempo que comen, ya que derivan energía química del vidrio y así encuentran protección de “organismos mayores”. Dice que estos microbios come-vidrio son los extremos inferiores de la cadena alimenticia de la ecología de este mundo en las rocas. Su estudio fue publicado en la revista Science en el año 2001.

Resistiendo el espacio exterior

En base a los experimentos realizados por los rusos y la NASA, se sabe que las formas sencillas de vida podrían sobrevivir los viajes interplanetarios o interestelares. Los científicos creen que lo harían en un estado muy poco vital, congelados y deshidratados, dentro de los asteroides rocosos más grandes, protegidas de los rayos cósmicos.

Al caer en planetas con las condiciones necesarias, podrían revivir y medrar allí, adaptándose a sus condiciones.

En un experimento de la NASA, la bacteria Bacillus subtilis sobrevivió casi seis años abiertamente expuesta al espacio. La bacteria Deinococcus radiodurans ha soportado tranquilamente pruebas de exposición a rayos gama equivalentes a haber estado millones de años en el espacio, además de aceleraciones equivalente a 33.000 veces la gravedad terrestre.

Además, se han podido volver a la vida bacterias halladas insertas dentro de fósiles terrestres después de haber estado latentes durante 25 a 40 millones de años. Es obvio que algunos de estos microbios serían capaces de sobrevivir los viajes interestelares y llegar vivos a otros planetas, a pesar de la alta energía de los impactos de los cometas y asteroides.

Flotando en altitudes extremas

Científicos del departamento de Astrobiología de la Universidad de Cardiff (Reino Unido) y de Hyderabad (India) han tomado muestras de aire con contenido biológico en las capas estratosféricas superiores. En enero de 2001 lanzaron varios globos sonda desde Hyderabad, que tomaron muestras a altitudes de hasta 41 km, congelándolas in situ.

Los resultados de estos experimentos se publicaron en FEMS Letters, una publicación de la Federación de Sociedades Microbiológicas Europeas.

Cuando estas muestras fueron descongeladas y cultivadas, se hallaron dos tipos de bacteria similares a las Bacillus simplex y Staphylococcus pasteuri, comunes en los suelos. También había un tipo de hongo que parece ser Engyodontium album. La densidad de estos microorganismos era reducida, pero real. Aunque no se pueda descartar del todo una mínima posibilidad de contaminación antes o después del vuelo de los globos sonda, tampoco existe prueba alguna para dudar de la correcta realización del experimento.

Estos resultados han producido una fuerte disputa en la comunidad exobiológica y microbiológica por dos motivos. El primero es la dificultad de comprender cómo han logrado llegar esos microorganismos a semejantes altitudes. El segundo, más serio todavía, es la posibilidad de que estos seres no vengan desde abajo, sino desde arriba, transportados por objetos no terrestres como los cometas. Esto sería una vindicación directa de la polémica teoría de la panspermia, según la cual la vida en la Tierra —y en otros planetas— bien podría haber sido sembrada desde el espacio.

La panspermia no es una teoría generalmente bien aceptada por la comunidad científica en estos momentos y cualquier posible vindicación de la misma es escrutada con cien ojos.

Sea como fuere, es evidente que la vida es un fenómeno persistente que se manifiesta en ambientes extremos de todo tipo, desde géiseres hirvientes hasta inhóspitos desiertos y ríos ácidos. Lo extraño de estos microorganismos presuntamente capturados a 41 km de altitud no es su existencia, sino de qué manera han acabado allí… y se mantienen allí (si es que no están permanentemente lloviendo desde el espacio, como podría afirmar la panspermia).

El astrofísico Jayant Naralikar —que ha colaborado en los experimentos descritos— sugirió a la prensa que el virus del SARS podría tratarse de uno de estos organismos extraterrestres, o al menos de alta atmósfera.

Esto es como mínimo aventurado y sólo podría considerarse después de descartar otras causas mucho más comunes, como, por ejemplo, la situación higiénico-sanitaria en los focos de la infección y la formación convencional de nuevas cepas víricas, bien documentadas en el caso de enfermedades como el SIDA y determinadas fiebres hemorrágicas, como el Ébola.

También hay que considerar que se acepta comúnmente que, por razones evolutivas, los organismos de orígenes muy distintos interactúan mal. Los proponentes de esta hipótesis “altoatmosférica” para el origen del SARS deberían explicar cómo es posible que estos microorganismos sean capaces de interactuar con seres que han seguido caminos evolutivos muy distintos, como los humanos.

Muy, muy antiguos

Un investigador ha encontrado algo que a su parecer son fósiles de como mínimo 3.200 millones de años de antigüedad (y hasta podrían tener 3.500 millones o más aún), lo que sugiere que la vida en la Tierra se habría originado en el fondo del océano, en lugares donde la luz del sol jamás ha llegado, en sitios profundos calentados por efecto de los volcanes.

“La cuna de la vida puede haber sido un terrible lugar, subterráneo y sulfuroso, nada diferente de la visión medioeval del Infierno”, dice Birger Rasmussen, paleobiólogo de la Universidad de Western Australia, quien reportó el hallazgo del fósil en la revista Nature.

Las formaciones halladas, que a entender de los científicos son organismos unicelulares, aparecieron en rocas australianas 600 millones de años más antiguas que la evidencia más primitiva de vida química que se haya encontrado en la Tierra. Además, este descubrimiento hace retroceder en alrededor de 2.700 millones de años la evidencia fósil de microbios que hayan vivido alrededor de fuentes calientes del fondo del océano.

Las formaciones parecen organismos filamentosos que miden una milésima de milímetro de diámetro y un décimo de milímetro de longitud. Estos seres pueden haber obtenido su energía de productos químicos relacionados con el azufre en lugar de la luz del sol, dijo Rasmussen, su descubridor.

“En las profundidades del océano, los manantiales calientes pueden haber sido hábitats atractivos para los primitivos microbios, ya que allí estaban protegidos de los efectos del bombardeo planetario y sumergidos en una rica sopa de metales y nutrientes”, explicó Rasmussen. “Semejante entorno puede haber ofrecido durante centenares de millones de años un lugar seguro para el desarrollo de la vida, antes de que la superficie de la Tierra se hiciese habitable.”

Estos hallazgos no terminan con el debate sobre cuál puede haber sido el lugar de origen de la vida en la Tierra, ya que esos microbios pueden haber migrado desde otro lugar.

Pero según piensa Andrew Knoll, profesor de paleobiología de la Universidad de Harvard, Rasmussen ha traído a la palestra el hecho de que las rocas volcánicas ubicadas en lugares fuera del alcance de la luz del sol, bañadas de agua hirviente, podrían ser el lugar donde se inició todo.

“La teoría actual de la biología es muy parecida a la visión medioeval del Infierno”, dice Knoll.

Charles Darwin teorizó que la vida podría haber comenzado en una pequeña charca calentada por el sol. En los años 50 los científicos demostraron que un rayo eléctrico caído en una mezcla de gases que simulaba la composición de la atmósfera de la primitiva Tierra produce aminoácidos, uno de los ladrillos de la vida.

Luego, sin embargo, los biólogos que buscan el origen de la vida concentraron su búsqueda en lugares en los que brota agua caliente a través de la corteza de la Tierra.

Rasmussen dice que se tropezó con los fósiles mientras examinaba el interior de unas rocas compuestas principalmente de cuarzo y pirita que se habían extraído de muchos metros debajo de la superficie. Su estudio trataba de determinar cuánto oxígeno había en la atmósfera primitiva.

El lugar del hallazgo es conocido como depósito del “Manantial de Azufre”, ubicado en la región de Pilbara, en el oeste de Australia. Esta región fue un antiguo lecho marino y ahora es accidentada, rocosa y caliente, con muy pocas lluvias.

“Luego de investigar centenares de sitios, encontré unas estructuras inusuales que contenían densos conjuntos de filamentos entrelazados”, explicó. “Tras un examen cuidadoso, llegué a la conclusión de que los filamentos tienen que ser biológicos.”

Knoll está de acuerdo, ya que los filamentos tienen tamaños y alineamientos regulares.

Rasmussen y Knoll creen que estos fósiles, además de sumarse al panorama de la primitiva vida sobre la Tierra, marcan un camino para los científicos que buscan vida en otros lugares del Sistema Solar.

Un asunto alucinante

Comencé esta recopilación impactado por un artículo que encontré en Internet hace bastante tiempo. Lamentablemente, mientras lo estaba traduciendo, el artículo desapareció de la red.

No sé qué credibilidad se le puede dar, pero de todos modos aquí lo pongo, porque sin duda es alucinante.

Nota: Por si alguien piensa que esto puede ser algo inventado por mí, lo refiero a un link que apunta aún a ese artículo desaparecido, ubicado en Astrobiology.com – observen allí el artículo “Scientists Claim to Revive Alien Bacteria, Discovery.com”, del día 10 may 2001.

Microbios en rocas y meteoritos: una nueva forma de vida no afectada por el tiempo, la temperatura y la presión

Giuseppe Geraci (*), Rosanna del Gaudio (*) and Bruno D’Argenio (**) (*) Dipartimento di Genetica, Biologia Generale e Molecolare, Università di Napoli “Federico II”, Naples, Italy (**) Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Napoli “Federico II”, Naples, Italy and Istituto di Ricerca Geomare Sud, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Naples, Italy

RESUMEN – Los cristales, rocas y vetas minerales de diferentes orígenes parecen contener vida microscópica viable que aparece nadando bajo el microscopio cuando la muestra es fragmentada apropiadamente y se la suspende en un medio nutriente. Esta forma de vida de las rocas parece no ser afectada por el tiempo, ya que se han encontrado microbios en muestras de eras geológicas diferentes, desde 2.800 millones de años de antigüedad a otras recientes, ni tampoco por la presión y la temperatura, ya que están presentes en rocas metamórficas e ígneas. Una búsqueda similar en meteoritos muestra que en esos materiales también hay microorganismos. Se han cultivado y clonado algunas especies microbianas derivadas de muestras de rocas y meteoritos. Se las ha clasificado por tipificación de 16S rDNA, encontrando que no son esencialmente diferentes de los organismos de hoy; además, resultan sensibles a la inhibición de crecimiento a causa de antibióticos específicos. Si las formas bacterianas encontradas en meteoritos realmente son de origen extraterrestre, su presencia apoyaría la hipótesis de que la vida llegó de fuera de la Tierra, con la indicación adicional de que podrían haber estado presentes en los materiales que formaron el Sistema Solar.

PALABRAS CLAVE: Bioastronomía, Microbios, Vida en las rocas, Vida en meteoritos, Origen de la vida.

INTRODUCCIÓN

Es de conocimiento común que existen fósiles bien reconocibles de formas de vida microbiana en antiguas rocas sedimentarias, tales como los estromatolitos arcaicos. Algunos microfósiles están tan bien preservados que ha sido posible su identificación y caracterización en términos de estructura y composición, permitiendo determinar qué tipos de microorganismos poblaban la Tierra en sus tiempos geológicos iniciales (Golubic y Seong-Joo, 1999; Nisbet, 2000; Rosing, 1999). Estos estudios son relevantes para comprender mejor el origen y evolución de la vida en la Tierra. Con ese propósito se formularon diferentes teorías en la primera mitad del siglo 19, que consideraban las peculiares condiciones prebióticas (J. D. L. Bernal, J.B.S. Haldane, A.I. Oparin), y también se realizaron experimentos de laboratorio en condiciones que duplicaban los entornos prebióticos supuestos (S.L. Miller).

Recientemente, los estudios geotérmicos sobre la presencia de vida en la joven Tierra han dado evidencia de que había microorganismos hace 3.200 millones de años (Rasmussen, 2000) o incluso antes 3.470 millones de años atrás, en base al resultado de la enzimología de redución de sulfato microbial (Shen et al, 2001). Todo esto ha llevado el comienzo de la presencia de vida organizada, capaz de realizar funciones bioquímicas complejas, a un período inmediatamente posterior al bombardeo pesado de meteoritos a la Tierra (Gogarten-Boeckel et al., 1995; Drake, 2000). ¿Cuánto tiempo fue necesario, en efecto, para la aparición de vida organizada en células con metabolismo activo luego de la acreción de nuestro planeta?

Al parecer fue suficiente un corto período, de unos pocos centenares de millones de años, para dar el salto entre el mundo de lo inorgánico y el mundo biológico (Nisbet, 2000). La posibilidad de que el origen de la vida pueda estar fuera de la Tierra, a donde fue importada, se ha tomado en consideración desde que lo propuso Svante Arrhenius (panspermia) al comienzo del siglo 19, con el refuerzo reciente de Fred Hoyle. Se ha considerado recientemente la posibilidad de que la vida se haya originado en la profundidad del espacio. En apoyo a esta hipótesis se ha reportado que un material sólido, producido por irradiación de químicos básicos en el vacío y a baja temperatura, al ser sumergido en agua creó espontáneamente estructuras membranosas similares a burbujas de jabón que tenían una capa interna y una externa. (Dworkin et al., 2001).

Los resultados del presente trabajo muestran que existen microorganismos reales dentro de cristales y rocas de composiciones químicas diferentes, además de en meteoritos, en una forma que presenta propiedades muy peculiares e inesperadas, que podría haber sido el vector ideal para propagarlos a través del universo.

Estos hallazgos surgieron de un estudio de microorganismos en muestras colectadas por medio de perforaciones superficiales en el fondo del mar, que luego fue extendido a diferentes tipos de rocas. Se encontró que las eurobacterias, en algunos casos archaea y en un caso un eucariota unicelular, no sólo aparecen en células calcificadas, muertas o parcialmente degradadas, como se ha establecido en una multitud de artículos de geomicrobiología (Banfield y Nealson, 1997), sino que están, además, en una forma que puede ser reactivada suspendiendo un fragmento apropiado del espécimen sólido en un medio nutriente.

En las observaciones iniciales se inspeccionaron alrededor de cincuenta muestras de diferentes dominios geológicos y eras y de diferentes composiciones químicas, y diez de ellos fueron analizados, incluyendo algunos meteoritos, proporcionados amablemente por el Real Museo Mineralógico de la University of Naples Federico II.

Figura 1.1 – Dominios (Pique para ampliar y ver explicación)

Figura 1.2 – Especímenes (Pique para ampliar y ver explicación)

MATERIALES Y MÉTODOS

El origen de los cristales, rocas, piezas de mineral y meteoritos utilizados se reporta en la explicación de la figura 1.1

Se obtuvieron pequeñas muestras de los especímenes mayores removiendo la capa externa y cortando luego en dos mitades la parte interior con un equipo estándar de corte de rocas. La nueva superficie expuesta se embebió en etanol y luego se puso en la llama de un mechero Bunsen durante dos minutos. En la superficie tratada se perforaron agujeros de 5 mm de profundidad con un taladro con puntas estériles. Se realizó un agujero mayor y luego uno menor, dentro de él. Del fondo del segundo agujero se obtuvo una muestra de roca raspando con una aguja esterilizada de jeringa, que se había puesto al rojo previamente en la llama del mechero Bunsen. Después del corte de la roca en mitades, todas las operaciones se realizaron dentro de una campana estéril de flujo laminar. Los operadores utilizaron guantes de látex. El material plástico utilizado se esterilizó. El resto del material y elementos utilizados se esterilizaron en autoclave durante 40 minutos a 121° C. Antes de la utilización como medio de cultivo, la solución esterilizada fue incubada durante una semana para comprobar posibles contaminaciones. Todos los experimentos se realizaron con los controles apropiados de contaminación, que dieron negativo durante el período de cultivo de las muestras analizadas.

Los fragmentos finamente pulverizados de las rocas en análisis se colocaron directamente en una placa de microscopio, suspendidos en un medio de cultivo estéril LB, se cubrieron con una microcubierta de vidrio y se observaron de inmediato con aumentos de 400x a 1000x. Las muestras pulverizadas también se colectaron en frascos de Petri y se agregó medio de cultivo estéril. Se inició el cultivo líquido agitando suavemente en una base oscilante a temperatura ambiente. Después del tiempo apropiado de cultivo, que duró entre dos días a una semana dependiendo de la muestra, el cultivo fue disuelto seriadamente y disperso en agar sólido en placas estériles LB de agar para aislar los clones individuales.

Ver detalles técnicos (inglés)

Figura 2

Ejemplos de una variedad de formas de colonia que se observan cuando se cultiva microorganismos a partir de algunos especímenes de rocas. Placa 1, colonia de la laja GB-6 que produce una estructura carbonatada similar a un encaje. Placa 2, estructuras que emergen de dos pequeños fragmentos de la misma roca colocada en el medio nutriente. Placas 2 y 3, colonias en la laja GB-16. Obsérvese la variedad de formas, tamaños y colores en la placa 4, el paso intermedio de una disolución seriada para aislar colonias simples.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Figura 1 se reporta la caracterización geológica de las rocas, cristales y menas de mineral que se han examinado por el método de raspar el interior de la muestra, obteniendo un material finamente fragmentado que se colocó en una placa de miscroscopio, suspendido en un medio nutriente, cubierto y observado con aumentos de 400x – 1000x. Se muestra como ejemplo de especímenes alienígenas los que surgieron del meteorito condrítico (MetA.) La muestra del Cámbrico bajo GB-16 es el ejemplo de especímenes de más de 500 millones de años.

Para buscar microorganismos viables se han estudiado muestras que cubren desde épocas recientes hasta fines del Arcaico y dos meteoritos. En todos los casos se observó la aparición de formas nadadoras, con diferencia en el tiempo transcurrido hasta la primer observación de movimiento y la variedad de formas presentadas en la muestra. En varios casos el movimiento apareció al inicio de la observación, lo que indica que la transición a una forma activa fue prácticamente inmediata a la suspensión de la roca fragmentada en el medio nutriente. El gran número de formas activadas de inmediato, junto con la variedad de tamaños y formas, indica que no son una parte menor de las muestras, y reduce la posibilidad de que, a este nivel del análisis, puedan derivar de contaminación externa. [Un hallazgo interesante es la asociación frecuente de los “microorganismos” con fragmentos de la roca de muestra que realmente se movieron en el campo del microscopio durante la observación. Existe un vídeo de algunas observaciones realizadas a 1000x que muestra la actividad que se presenta en las rocas fragmentadas que se han sumergido en el medio de cultivo.]

La suspensión de muestras fragmentadas en agua produjo también efectos similares pero el período de movimiento activo sólo duró unos minutos. En otros casos, la observación de los movimientos iniciales requirió un largo período de incubación. El término más largo fue típico de una muestra de dolomita en la que los movimientos activos se observaron una hora después de la suspensión de la muestra pulverizada en el medio de cultivo.

(El artículo sigue con más datos científicos, demasiado científicos ya, así que detuve aquí la traducción. Si alguien desea verlo, me lo pide y se lo envío por e-mail)

Algunos récords de la vida extrema:

• Más calor: (114° C) Pyrolobus fumarii (Isla Vulcano, Italia).
• Más frío: (-18° C) Cryptoendoliths (Antártida y permafrost de Siberia).
• Radiación más alta: (5 MRad, o 5000 veces la radiación letal para los humanos) Deinococcus radiodurans.
• Mayor profundidad: 3,2 km bajo el suelo.
• Mayor acidez: pH 0,0 (La mayoría de la vida está a un factor al menos 100.000 veces menos ácido).
• Mayor alcalinidad: pH 12,8 (La mayoría de la vida está a un factor al menos 1.000 veces menos alcalino).
• Mayor duración en el espacio: 6 años, Bacillus subtilis (en un satélite de la NASA).
• Mayor presión: 1.200 veces la atmosférica.
• Mayor salinidad: 30 % sal, ó 9 veces la salinidad de la sangre humana. Haloarcula.
• Menor tamaño: < 0,1 micras ó 500 veces menor que el grosor de un cabello humano (picoplancton).

Más datos:

• Microbios primitivos ofrecen indicios sobre origen de vida
• ¡Caliente! ¡Caliente! ¡Caliente! Pero, ¿cómo?
• Vida en el hielo
• Vida bajo el hielo antártico
• Los orígenes salados de la Tierra
• El cauce fluvial del río Tinto y su interés en Astrobiología
• Proyecto Marte en Río Tinto
• Un geólogo español predice que si hay vida en Marte estará en las cuevas
• Fabricando sulfuro con agua marciana
• Viviendo en el oro del tonto
• Scientific Information System for the world deepest borehole, Kola SDB-3
• Artículos diversos

(Traducido, adaptado y ampliado por Eduardo Carletti de diferentes sitios de Internet)

Texto extraído de Zapping