Archivo de la etiqueta: Microbiología

Antiguos microorganismos fósiles indican que la vida en el universo es común

Los científicos analizan especímenes con una antigüedad de 3.465 millones de años

Los microorganismos, hallados en Australia Occidental, tienen 3.465 millones de años. Científicos de UCLA y la Universidad de Wisconsin-Madison informan hoy en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences que dos de las especies que estudiaron parecen haber realizado una forma primitiva de fotosíntesis; otra, al parecer, producía gas metano; y otras dos parecen han consumido metano y lo usaron para construir sus paredes celulares.

Este es un microorganismo fósil de 3.465 millones de años de antigüedad de Australia Occidental. Crédito: J. William Schopf / Centro de UCLA para el Estudio de la Evolución y el Origen de la Vida

La evidencia de que un grupo diverso de organismos ya había evolucionado muy temprano en la historia de la Tierra, combinado con el conocimiento de los científicos sobre la gran cantidad de estrellas en el universo y la creciente comprensión de que exiten planetas orbitando a tantas de ellas, fortalece la posibilidad de que exista vida en otras partes del universo porque sería extremadamente improbable que la vida se formara rápidamente en la Tierra, pero no surgiera en ningún otro lado.

«Hace 3.465 millones de años la vida ya era diversa en la Tierra, eso es claro: fotosintetizadores primitivos, productores de metano, usuarios de metano», dijo J. William Schopf, profesor de paleobiología en el UCLA College y autor principal del estudio. «Estos son los primeros datos que muestran los organismos muy diversos en ese momento en la historia de la Tierra, y nuestra investigación previa ha demostrado que también hubo consumidores de azufre hace 3.400 millones de años.

«Esto nos dice que la vida tuvo que haber comenzado mucho antes, y confirma que no fue difícil para la vida primitiva formarse y evolucionar hacia microorganismos más avanzados».




Schopf dijo que los científicos aún no saben cuánto antes pudo haber comenzado la vida. «Pero, si las condiciones son las adecuadas, parece que la vida en el universo debería estar muy extendida», dijo.

El estudio es el más detallado jamás realizado sobre microorganismos preservados en fósiles tan antiguos. Investigadores dirigidos por Schopf describieron por primera vez los fósiles en la revista Science» target=»_blank»>Science en 1993, y luego confirmaron su origen biológico en la revista Nature en 2002. Pero el nuevo estudio es el primero en establecer qué tipo de organismos microbianos biológicos son, y qué tan avanzados o primitivos resultan ser.

Para la nueva investigación, Schopf y sus colegas analizaron los microorganismos con tecnología de vanguardia llamada espectroscopía de masa de iones secundarios, o SIMS, que revela la proporción de isótopos de carbono 12 a carbono 13, información que los científicos pueden usar para determinar cómo vivieron los microorganismos. (Las bacterias fotosintéticas tienen diferentes firmas de carbono que los productores y consumidores de metano, por ejemplo). En 2000, Schopf se convirtió en el primer científico en utilizar SIMS para analizar fósiles microscópicos conservados en rocas; dijo que la tecnología probablemente se utilizará para estudiar muestras traídas de Marte en busca de señales de vida.

Los investigadores de Wisconsin, dirigidos por el profesor de geociencias John Valley, utilizaron un espectrómetro de masa de iones secundario, uno de los pocos en el mundo, para separar el carbono de cada fósil en sus isótopos constituyentes y determinar sus proporciones.

«Las diferencias en las proporciones de isótopos de carbono se correlacionan con sus formas», dijo Valley. «Sus proporciones C-13 a C-12 son características de la biología y la función metabólica».

Los fósiles se formaron en un momento en que había muy poco oxígeno en la atmósfera, dijo Schopf. Él piensa que aún no había evolucionado la fotosíntesis avanzada, y que el oxígeno apareció por primera vez en la Tierra aproximadamente quinientos millones de años más tarde, antes de que su concentración en nuestra atmósfera aumentara rápidamente comenzando hace unos 2 mil millones de años.

El oxígeno habría sido venenoso para estos microorganismos y los habría matado, dijo.

Los fotosintetizadores primitivos son bastante raros hoy en día en la Tierra porque existen solo en lugares donde hay luz pero no oxígeno; normalmente hay abundante oxígeno en cualquier lugar donde haya luz. Y la existencia de las rocas que analizaron los científicos también es bastante notable: el promedio de vida de una roca expuesta en la superficie de la Tierra es de unos 200 millones de años, dijo Schopf, y agregó que cuando comenzó su carrera, no había evidencia fósil de vida que data de hace más de 500 millones de años.

«Las rocas que estudiamos son las más antiguas que hay».

Si bien el estudio sugiere fuertemente la presencia de formas de vida primitivas en todo el universo, Schopf dijo que la presencia de vida más avanzada es muy posible, pero menos segura.

Uno de los coautores del artículo es Anatoliy Kudryavtsev, científico principal del Centro para el Estudio de la Evolución y el Origen de la Vida de UCLA, del cual Schopf es director. La investigación fue financiada por el Instituto de Astrobiología de la NASA.

En mayo de 2017, en un artículo publicado en PNAS por Schopf, la estudiante graduada de la UCLA Amanda García, y sus colegas en Japón, mostraron que la temperatura del océano cercano a la superficie de la Tierra ha disminuido dramáticamente en los últimos 3.500 millones de años. El trabajo se basó en su análisis de un tipo de enzima antigua presente en prácticamente todos los organismos.

En, 2015, Schopf formó parte de un equipo internacional de científicos que describió en PNAS su descubrimiento de la mayor ausencia de evolución jamás reportada, un tipo de microorganismo de aguas profundas que parece no haber evolucionado durante más de 2 mil millones de años.

Referencia de publicación: J. William Schopf, Kouki Kitajima, Michael J. Spicuzza, Anatoliy B. Kudryavtsev, John W. Valley. Los análisis SIMS del conjunto más antiguo conocido de microfósiles documentan sus composiciones de isótopos de carbono correlacionadas con taxones. Actas de la Academia Nacional de Ciencias, 2017; 201718063 DOI: 10.1073/pnas.1718063115

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Un juego de Pac-Man fielmente recreado con microbios

Este gracioso experimento realmente funciona como una buena recreación de las interacciones predador-presa en el mundo real

Investigadores del University College of Southeast Norway (Colegio Universitario del Sudeste de Noruega) recrearon cuidadosamente el laberinto de Pac-Man y lo poblaron con Pac-Men y Fantasmas de la vida real, en forma de organismos microscópicos.

En el laberinto, que mide menos de un milímetro de diámetro, los Euglena y los ciliados asumen el papel del personaje del título, mientras que los rotíferos actúan como fantasmas, persiguiendo y finalmente comiendo los «pac-microbios».

Aparte de la nostalgia, el gracioso experimento realmente funciona como una simulación bastante buena de los ambientes de turba y musgo donde habitan estos organismos. A diferencia de las placas de Petri bidimensionales donde se los estudian normalmente, un laberinto tridimensional recrea los túneles y caminos donde los rotiferos persiguen a sus presas fuera del laboratorio, permitiendo a los investigadores estudiar sus interacciones con mayor precisión.

Esperan que esta estructura, universalmente conocida, ayude a despertar el interés del público en organismos que son demasiado pequeños para verlos a simple vista, pero representan un simulacro increíblemente fiel de un videojuego que tiene décadas de antigüedad.





Erik Andrew Johannessen, que dirigió el proyecto, observó que los rotiferos mejoraban con el tiempo mientras navegaban por el laberinto. Él piensa que esto puede ser un resultado de los rastros químicos que los organismos dejan detrás mientras cazan, ayudándolos a encontrarse —a su manera— en territorio familiar. Espera seguir usando el laberinto para averiguar si hay algún elemento de lógica que influya en las decisiones de caza de los rotiferos; tal vez haciéndolos un poco más parecidos a los fantasmas virtuales cuyo papel desempeñan.

El Pac-Man puede haber sido una colorida distracción (y uno de los videojuegos de mayor recaudación de todos los tiempos), pero su premisa simple es en realidad una recreación bastante buena de las interacciones predador-presa en el mundo real. No han dicho aún todavía qué euglena o ciliado posee el mayor puntaje hasta el momento.

Fuente: University College of Southeast Norway. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Reconstruyen el proceso de creación rápida de nuevas especies de bacterias en la naturaleza

Nuevos datos apoyan la teoría de que tras la aparición de la vida en la Tierra la diversificación microbiana fue muy rápida. El estudio del CSIC, en colaboración con el Instituto de Craig Venter, ha sido publicado en la revista «The ISME Journal».

Un estudio internacional liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha podido reconstruir al detalle el proceso de creación de una nueva especie de bacteria en la naturaleza. El trabajo, publicado en la revista The ISME Journal y realizado en colaboración con el Instituto de Craig Venter y la Universidad de Pennsylvania, ha tomado como modelo de estudio a las bacterias verdes del azufre que viven en los fondos sin oxígeno del lago de Banyoles (Girona).

El proceso que permite a los microbios desarrollar resistencia a antibióticos, y transformar cepas bacterianas inocuas en otras más peligrosas, es un mecanismo de diversificación que tiene lugar mediante el intercambio de material genético entre bacterias. “En nuestro estudio hemos podido observar in situ cómo este intercambio condiciona el éxito o el fracaso de una población de bacterias en la colonización de nuevos ambientes y cómo, mediante segregación ecológica, aparece una nueva especie rápidamente”, explica el investigador del CSIC Emilio Casamayor, del Centro de Estudios Avanzados de Blanes.

Estas especies exitosas en la naturaleza suelen resistirse a ser domesticadas y estudiadas en cultivos de laboratorio. Los investigadores responsables de este estudio han salvado esa dificultad aplicando técnicas de metagenómica en el ADN extraído de las aguas más profundas del lago de Banyoles y mediante reconstrucción bioinformática.







“Una vez purificado, fragmentado y secuenciado el ADN, reconstruimos mediante simulación por ordenador las piezas específicas del genoma de esta bacteria exitosa. No disponemos del organismo en sentido estricto, pero sí hemos podido acceder a los secretos que esconde su código genético y entender las estrategias de su éxito”, añade.

Ese éxito radica en los genes que las bacterias han ido tomando prestados de otras especies mediante mecanismos naturales, posiblemente virus infecciosos que también han sido identificados en el estudio, y que les permiten mejorar sus estrategias de captación de luz y poder vivir en el fondo del lago rico en azufre y casi a oscuras.

“La gran capacidad de dispersión de las bacterias y sus números astronómicos junto a estos mecanismos de sexualidad generan un sinfín de combinaciones posibles de acceso a fragmentos de material genético que aceleran extraordinariamente la evolución microbiana”, concluye el investigador.

La bacteria verde del azufre fue una de las primeras formas de vida en la Tierra que desarrollaron la capacidad de realizar la fotosíntesis con ácido sulfhídrico (H2S) y de fijar dióxido de carbono con la energía de la luz. Ahora, con los resultados obtenidos por este estudio, Casamayor y el resto del equipo de investigadores apoyan la teoría que una vez que la vida apareció en la Tierra, la diversificación de la vida microbiana pudo ser muy rápida.

Tomàs Llorens–Marès, Zhenfeng Liu, Lisa Zeigler Allen, Douglas B Rusch, Matthew T Craig, Chris L Dupont, Donald A Bryant, and Emilio O Casamayor. Speciation and ecological success in dimly lit waters: horizontal gene transfer in a green sulfur bacteria bloom unveiled by metagenomic assembly. The ISME Journal. DOI: 10.1038/ismej.2016.93

Fuente: CSIC. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: