Hace unos días, uno de los trabajadores de la JPL (Jet Propulsion Pasadena Laboratory) de la NASA, el centro encargado del manejo del Rover marciano Curiosity, hizo unas crípticas declaraciones en las que afirmaba que “el Curiosity había descubierto ‘algo’ que cambiaría los libros de historia tal y como los conocemos”. Estas declaraciones han hecho pensar a muchos en la posibilidad que haya encontrado rastros de actividad biológica, en el caso de los menos fantasiosos, actividad microbiológica. Pero el encargado del JPL no tardó en salir a “suavizar” el mensaje implícito en estas declaraciones, dando a entender que la misión del Curiosity al completo es motivo suficiente para cambiar los libros de historia. Por el momento sólo sabemos que en diciembre se resolverá este asunto con declaraciones oficiales por parte de la NASA.
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| Curiosity, el robot enviado a Marte por la NASA |
Hasta entonces, me gustaría hablaros de cosas más mundanas y terrenales, aunque no menos espectaculares y que además ligan perfectamente con esta introducción espacial: microorganismos extremófilos. Y es que cuando se habla de encontrar vida en otros planetas o cuerpos celestes (como los asteroides y cometas) los científicos no buscan hombrecillos verdes con antenas sino formas microbiológicas de vida, o en su defecto, trazas que nos permitan inferir su presencia presente o pasada, es decir, el efecto que causan los microorganismos en su entorno. Como actualmente las características de Marte no parecen las más idóneas para albergar vida tal y como la conocemos (basada en compuestos de carbono, oxígeno e hidrógeno y en ambientes con agua), conocer formas de vida que sobrevivan en condiciones extremas puede ser una muy buena manera de prepararnos para detectar vida en Marte u otros lugares fuera de nuestro planeta.
En cuanto a temperatura se refiere, el rango habitual para encontrar formas de vida microbiológica en la Tierra está entre los 5 y los 45ºC. Cualquier bacteria que viva habitualmente a temperaturas más altas o más bajas se considera termófila o hipertermófila si vive a más de 45ºC y psicrófila o criófila si vive por debajo de 5ºC.
Las termófilas e hipertermófilas son generalmente bacterias del dominio Archaea; las primeras pueden vivir en rangos amplios de temperatura que van desde los 20 a los 75ºC y las segundas viven a temperaturas de entre 60 y 120ºC siempre que haya agua en estado líquido (en volcanes submarinos por ejemplo). Ambos grupos tienen metabolismos muy rápidos y vidas cortas sustentadas por proteínas termoresistentes que permiten desarrollar todos los procesos vitales a temperaturas a las que otras proteínas hubieran perdido completamente su funcionalidad. El récord de vida a elevada temperatura lo ostenta Methanopyrus kandleri que se reprodujo durante 24 horas a 122ºC. La temperatura máxima teórica para la vida tal y como la conocemos sería 150ºC ya que a esta temperatura el DNA y otras moléculas imprescindibles para la vida pierden su estructura. En el grupo de las termófilas encontramos a Thermus aquaticus, descubierta en un manantial del Parque Nacional de Yellowstone (EEUU); ¿por qué nombro esta bacteria en particular? Porque su DNA polimerasa (Taq Polymerase) es una de las claves para el desarrollo de la Polymerase Chain Reaction (PCR), piedra angular de la mayoría de laboratorios de biología molecular. Su importancia reside en la posibilidad de subir la temperatura hasta 95ºC para separar las cadenas de DNA sin perder la funcionalidad de la enzima.
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| Aguas termales en el Parque Nacional de Yellostone, EEUU |
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| Thermus aquaticus, bacteria termófila que habita aguas termales |
En el otro extremo tenemos a las psicrófilas o criófilas, bacterias que pueden vivir entre los 15 y los -15ºC; en el caso de bacterias que viven por debajo de 0ºC también suele darse la característica de que sobrevivan a elevadas concentraciones de sal (halófilas), ya que es la única forma de que el agua no se congele a esas temperaturas. Su estrategia para sobrevivir a estas temperaturas suele ser la síntesis de membranas celulares químicamente preparadas para evitar la rigidez que causan las bajas temperaturas y producir proteínas con características anticongelantes para mantener el interior celular en estado líquido y proteger el DNA.
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| Bacteria psicrófila observada en un microscopio electrónico de barrido y posteriormente coloreada |
A lo largo de los artículos publicados en este blog se han visto otros tipos de extremófilos como acidófilos (bacterias que viven a pH ácido como Helicobacter pylori), resistentes a la radioactividad (Geobacter sulfurreducens)…
Pero uno de los casos más extremos es el que ha sido descrito recientemente en un artículo de la revista PNAS, un caso de poliextremofilia compartido por todo un nicho microbiano de múltiples especies. Se trata de un lago salado enterrado bajo 15 metros de hielo desde hace 2800 años en la Antártica, cuyas condiciones son -13ºC, 200psu de salinidad (es decir, 200g de sal por litro, cuatro veces más salado que el mar), cierta acidez (pH 6), ausencia de oxígeno y de luz y el detalle de haber estado aislado, energéticamente hablando, durante más de 2800 años. Teóricamente hablando, estas son las condiciones que podríamos encontrar en algunos asteroides que orbitan en el sistema solar. Se cree que cuando el lago fue sellado contenía restos orgánicos producidos en base a la energía solar, es decir, en condiciones “normales”. Pero desde entonces ha habido actividad metabólica continua, aunque más lenta ya que las reacciones químicas se producen más lentamente a bajas temperaturas, sin llegar a agotar energéticamente el “ecosistema”; con esto quiero decir que no se han desarrollado procesos metabólicos de agotamiento tales como la metanogénesis, la reducción de sulfatos o la fermentación generadora de hidrógeno propios de fases finales de descomposición. La explicación a este hecho no es clara para los investigadores y han descrito algunas hipótesis entre las que se encuentra la posibilidad de procesos abióticos, es decir, sin intervención de microorganismos, que hayan aportado hidrógeno, óxido nítrico y otras formas químicas de nitrógeno que supondrían fuentes de energía química para los microorganismos. Como nota curiosa, indicar que el lago estudiado se llama Lake Vida (Lago Vida); aunque su nombre proviene de Vaida, que es como se llamaba uno de los perros de la expedición de Nimrod (1910-1913), no deja de ser paradójico que en 1958 lo nombraran Vida cuando difícilmente se hubiera podido pensar que contenía “vida”, y que 50 años más tarde se haya descubierto que sí tiene realmente “vida”.
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| Esquema que muestra la situación y estructura del Lago Vida, Antártica |
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| Imagen del Lago Vida, Antártica |
Se suele decir que la vida se abre paso en las condiciones más extremas, y esto, en parte, nos permite imaginar que no sea tan improbable encontrar vida en el espacio; sólo es necesario saber qué buscar.
Fuentes:
