La palabra extremo proviene del latín. extremossuperlativo de extranjerosque significa “fuera de”. Y es curioso queLa exploración sistemática de ambientes extremos nos ha permitido descubrir que la vida es capaz de adaptarse y evolucionar en condiciones consideradas fuera de sus límites hasta hace muy pocos años. Como consecuencia de esto, ha surgido un inusitado interés por conocer la límites de supervivencia, sin olvidar sus posibles aplicaciones biotecnológicas.
Además, los extremófilos, ejemplares aptos para desarrollarse en este tipo de escenarios, han jugado un papel fundamental en el avance de la astrobiología. Como podemos ver en el mapa de ruta de NASAuno de sus objetivos prioritarios es la Aislamiento y caracterización de los seres que pueblan ambientes extremos y sus mecanismos de adaptación.. El propósito no es otro que evaluar la posibilidad de que, en algún punto del cosmos, existan organismos de origen extraterrestre.
Las misiones vikingas, consideradas las primeras dedicadas a la búsqueda de señales de vida fuera del tierraconcluyó a finales de los años setenta que tenía muy pocas posibilidades de desarrollarse en martedebido a la condiciones extremas de radiación, oxidación, sequedad y baja temperatura detectadas en su superficie.
Sin embargo, en los últimos años se han logrado avances significativos en microbiología que nos permiten cuestionar este punto de vista pesimista, basado fundamentalmente en principios antropocéntricos. Hoy sabemos que la vida es tenaz, robusta y que puede adaptarse a condiciones muy diversaslo que ha aumentado la probabilidad de encontrar su rastro en otras partes del universo.
Por ejemplo, a mediados del siglo XX se descubrió que, en las condiciones tradicionales de conservación del pescado en salmuera, proliferaban microorganismos resistentes a la presión osmótica generada por las concentraciones saturadas de sal. Se les llamaba halófilos, es decir, les encanta la sal, y eran un problema para la industria conservera porque estropeaban el bacalao.
El auge de la extremafilia no explotó hasta la década de 1970, con los estudios pioneros de ecología microbiana dirigidos por el profesor Thomas Dale Brock en las humeantes piscinas volcánicas del Parque Nacional Yellowstone, en Estados Unidos. La publicación de sus observaciones sobre microorganismos Termófilos capaces de sobrevivir al calor infernal. Chocó con las reticencias de quienes afirmaban que la vida a esas temperaturas era imposibleporque los componentes celulares se desnaturalizan y pierden sus propiedades por encima de los 70 ºC.
Sin embargo, hoy conocemos una arquea metanogénica, que produce metano a partir de H2 y CO2, capaz de desarrollarse a 122 ºC. Metanopyrus kandleriaislado de las paredes de un respiradero volcánico submarino, tiene un lípido inusual en su membrana que Probablemente le permita soportar la alta temperatura.
Posteriormente, el El biofísico estadounidense Carl Woese concluyó que los seres más extremos –halófilos, hipertermófilos, metanógenos anaeróbicos estrictos– pertenecía a un nuevo grupo de microorganismos diferentes de bacterias comunes. Las llamó arqueobacterias, porque pensaba que, por su fisiología, correspondían a los descendientes de los seres vivos más antiguos que habitaron el planeta.
Sin embargo, estudios posteriores han corregido esta idea. Sabemos que las arqueas, las nuevo nombre taxonómico para este tipo de microorganismos, Son más recientes, evolutivamente hablando, que las bacterias y mucho más cercanas a los eucariotas –entre los que se encuentran los animales–.
A partir de ahí comenzó una carrera competitiva hasta encontrar la más difícil hasta el momento. Se han explorado hábitats muy diferentes y las portadas de las revistas científicas más importantes han estado cubiertas por fotografías de ambientes extremos, cada vez más inhóspitos, que albergan vida. Es el caso de los fondos de los abismos oceánicos, los lagos subterráneos de la Antártida y la central nuclear de Chernóbil.
¿Cuáles son entonces los límites biológicos? Dar una respuesta precisa a esta pregunta es imposible. Cada vez que se pone un listón, al cabo de unos años se demuestra que hay algún ejemplar dispuesto a superarlo.
Por el lado de las bajas temperaturas, ha quedado aislado en el permafrost -capa de hielo permanente- del Ártico. las bacterias Planococcus halocryophilusque es capaz de crecer a -15 ºC y permanecer metabólicamente activo a -25 ºC. Una mayor proporción de ácidos grasos saturados en su membrana celular y una composición de aminoácidos que facilita la flexibilidad proteica son las claves de su adaptación al frío.
En relación al pH, el récord de acidez lo ostentan las arqueas Picrophilus oshimaeque, además de acidófila, es moderadamente termófila, ya que crece a 60 ºC. Este microorganismo fue aislado de suelos volcánicos en Japón, y tiene una pared celular inusual y una membrana impermeable a altas concentraciones de protones.
Comparte registro con miembros del género Ferroplasma aislados de la mina Iron Mountain, en California (EE.UU.). Debido a su actividad quimiolitotrófica, es decir, obtienen energía a partir de compuestos inorgánicos reducidos, estas arqueas pueden subsisten oxidando sulfuros metálicos y produciendo ambientes ácidos con un pH cercano a cero.
Pero los procariotas no son los únicos que resistir la acidez extrema. Hay al menos dos algas –Caldarium de cianidio y Dunaliella acidophila– y varios hongos de los géneros Acontium, Cefalosporio y Trichosporón preparado para crecer a pH cero. Parece que adaptarse a vivir dentro de una botella de ácido sulfúrico 0,5 M es más fácil que hacerlo a altas temperaturas, lo que actualmente está prohibido para los microorganismos eucariotas, quizás por la complejidad de las membranas de sus compartimentos intracelulares.
En el límite alcalino encontramos bastantes candidatos que están en su elemento a pH 10,5. Entre ellos se encuentran arqueas del género. Natronobacteria; Espirulina y otras algas; varios protistas; e incluso animales como pequeños rotíferos. El récord actual es para las bacterias. El bacilo es firme.aislado en 1933, que puede vivir a un pH 11. Al igual que con un pH bajo, parece que la vida es capaz de adaptarse relativamente bien a un pH alto.
Es importante recalcar que Tanto los acidófilos como los alcalófilos mantienen un pH intracelular cercano a la neutralidad. Esto significa que sus estrategias de adaptación requieren mantener a raya las altas concentraciones de H+ –en el caso de los acidófilos– y OH – –en el caso de los alcalófilos–, que reinan fuera de la célula.
Por otro lado, la mencionada presión osmótica creada por altas concentraciones de sales es otro entorno clásico de la extremafilia. Existe un grupo importante de bacterias, las arqueas –haloarchaea– y las algas –Dunaliella salina– eso No se inmutan ante las concentraciones saturadas.. Su estrategia es acumular alguna molécula de soluto compatible dentro de la célula en una concentración que iguale la presión osmótica creada por la alta concentración de sales en el medio.
La radiación también se une al clan de los factores ambientales extremos. Por un lado, provoca mutaciones y, por tanto, favorece la evolución. Por otra parte, cuando el el número de mutaciones es excesivopuede producir descendencia no fértil e incluso la muerte.
Desde hace años, el liderazgo en este campo lo ostentan las bacterias. deinococo radioduranos, resistentes a dosis de radiación de 15.000 grises, 3.000 veces superior a la letal para los humanos. Pero recientemente, se han aislado arqueas de un respiradero volcánico submarino. Termococos gammatoleranteslo que duplica dicho nivel de tolerancia.
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