08/May/08

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Microbios extremófilos: alimentados por radiación

Son llamados extremófilos y viven en lugares infernales una vez pensados como inhabitables. Ahora están revelando sus secretos a la ciencia

Supervivientes asombrosos

Los estudios de laboratorio han mostrado que muchas formas que sobreviven en el frío (colectivamente conocidas como lo psicrófilos) tienen notables ingredientes celulares que evitan la formación de cristales de hielo. Otras han desarrollado un talento para reunirse en alfombras denominadas biofilms. Muchas no pueden vivir en absoluto por encima de 50° F. Hace demasiado calor.

Los extremófilos evolucionaron para prosperar en ambientes hostiles, incluyendo desiertos completamente secos, ácido hirviente, calor horrendo y frío increíble.

Los extremófilos son organismos capaces de vivir en condiciones que matarían a otras formas vivas, incluyendo frío intenso, calor, presión, deshidratación, acidez o alcalinidad y otros extremos químicos y físicos. Algunos animales, como las ranas que se congelan en invierno, pueden calificar. Pero en gran medida, los campeones mundiales de resistencia son los microbios: bacterias y arquebacterias.

Se sienten muy cómodas en algunos de los rincones más peligrosos del planeta, donde los científicos están estudiando sus mecanismos de supervivencia y sondeando los límites extremos de la vida.

Vida seca

La vida no puede existir sin agua. Pero la investigación está mostrando qué tan escandalosamente poca es necesaria. Incluso en los lugares más secos del planeta, como el alto desierto de Atacama en Chile o los Valles Secos en la Antártida, los científicos han descubierto que los microbios pueden prosperar a unas pulgadas bajo la superficie. En tales circunstancias, ciertos extremófilos han evolucionado una nueva bioquímica cuyas funciones compensan en algún sentido la falta de agua. Los investigadores están estudiando el ADN de estos supervivientes para determinar qué genes colaboran en las habilidades de las células.

Otros organismos encontrados en Atacama y otros lugares pueden entrar en un estado de no-vida aparente, seco y congelado, y reviven sólo si y cuando aparece un poco de agua. En los muy áridos Valles Secos, por ejemplo, los investigadores descubrieron recientemente que una alfombra de células, que habían estado aletargadas durante dos décadas, empezó la fotosíntesis en un día de exposición al agua líquida. Y algunos microbios maravillosos, probados en los experimentos en el transbordador espacial, incluso han sobrevivido al vacío y al bombardeo de radiación espacial.

Vida fría

Muchas criaturas pueden vivir en el frío. Pero la célula necesita de talentos especiales para sobrevivir en el Polo Sur, donde las temperaturas a menudo caen por debajo de -100° F. Sin embargo allí los científicos encontraron cierto tipo de bacteria que puede pasar el invierno polar y tener un metabolismo activo en entornos tan fríos como 1,4° F.

Ésa es sólo una de las muchas criaturas especialmente adaptadas a lugares sumamente gélidos. Los investigadores develaron unos microbios en un núcleo de hielo extraído de la superficie del Lago Vostok, una antigua masa de agua enterrada a miles de pies por debajo de la superficie de hielo antártico. En el otro extremo de la Tierra han aparecido organismos que toleran extremos en el permafrost del norte de Alaska.

Vida de respiradero

A millas por debajo de la superficie del océano, sobre el fondo marino sin luz, las gigantescas grietas de la corteza terrestre crean sitios donde sale a borbotones el agua a 600° F, densa de minerales, en agitadas nubes. Es un ambiente tan peligroso como uno podría imaginar. Sin embargo los científicos han encontrado multitudes de organismos que han aprendido a prosperar allí.

En esas circunstancias, por supuesto, la fotosíntesis es simplemente imposible. Pero cierta clase de arquebacteria unicelular ha desarrollado una alternativa única denominada quimiosíntesis: un medio de transformar el sulfuro de hidrógeno inorgánico disuelto de las rocas en alimento. Las arquebacterias que viven sobre o bajo el fondo marino forman vastas alfombras microbianas y otras configuraciones que proveen la base para una comunidad rara y abundante de altísimos gusanos tubo, gigantescos almejas y mejillones, y extraños peces y cangrejos que pueden soportar la titánica presión y la completa oscuridad.

Vida ácida

Cuando se trata de acidez versus alcalinidad, la mayoría de los mamíferos son cobardes. En la escala de pH, 7 es neutral. Cuanto más bajo sea el número, más ácido será; cuanto más alto, será más alcalino. La sangre humana tiene que estar entre 6,8 y 7,8 para sostener la vida. Pero la naturaleza está repleta de criaturas que sobreviven en los extremos de la escala de pH.

En Yellowstone National Park, por ejemplo, los investigadores tomaron muestras de agua y descubrieron que los organismos se adaptaron completamente a las condiciones extremadamente ácidas y calientes. En California, otros científicos que estudiaban el contenido del drenaje de una mina, descubrieron microbios increíblemente diminutos que viven cómodamente en un nivel de pH tan bajo como 0,5: equivalente al ácido de una batería.

En el tramo de dos dígitos de la escala, los lagos de soda en África con un pH cercano a 10 (más o menos un destapador de cañerías) contienen docenas de especies microbianas con una química especialmente evolucionada que mantiene neutral el pH dentro de las células.

Los estudios de laboratorio de los acidófilos como de los alcalófilos continúan para mostrar la extraordinaria —y a menudo inesperada gama de condiciones a las que la vida puede adaptarse.

B. En los respiraderos hidrotermales en el fondo del mar, los minerales que surgen forman "chimeneas" en las que a menudo prosperan los resistentes extremófilos.

C. Se ha visto que los microbios se infiltran en los poros de la roca en los surgente muy ácidos y calientes en el Parque Yellowstone.

D. Incluso los desiertos más secos de la Tierra contienen algunos organismos, y llevan a que muchos científicos se pregunten sobre la vida sobre Marte.

Comedores de radiación - Alimentarse de radiación

Los microbios recién descubiertos fueron encontrados a casi dos millas de profundidad, en la antigua agua que se filtra por una fractura en una formación rocosa de 2,7 millones de años. La roca contiene uranio radioactivo, torio y potasio, así como un compuesto de hierro y azufre llamado pirita, o el oro de los tontos, entre otros componentes.

Los átomos de oxígeno separados se combinan con las moléculas de agua adyacentes para hacer peróxido de hidrógeno (H₂O₂). El peróxido entonces reacciona con el compuesto de hierro y azufre llamado pirita (FeS₂), produce iones de sulfato (SO₄^2-) que los microbios pueden "comer". Cada ión de sulfato carece de dos electrones, que son proporcionados dentro del organismo por el gas de hidrógeno restante y convenientemente disponible (H₂). Los microbios usan esa reacción para almacenar energía.

Fuente: NSF. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard