Vivir o sobrevivir en condiciones extremas, es una capacidad de ciertos organismos denominados extremófilos, que nos pueden dar una idea de los lugares externos a nuestro planeta, donde podríamos encontrar vida.  Algunos organismos desarrollan todo su ciclo vital en condiciones extremas, otros son capaces de detener sus procesos vitales de forma que se reanuden cuando las condiciones vuelvan a ser propicias para ello. Hace 50 años pensábamos que algunos lugares de nuestro planeta estaban muertos descubriéndose en ellos más tarde la presencia de formas de vida un tanto especiales que llamamos extremófilos. Algo parecido podría pasar con el espacio que nos rodea.

Dejaremos para el final una noticia reciente. Nada menos que enormes masas de agua líquida han sido encontrada en la Luna de Júpiter Europa: Descubren agua líquida en el subsuelo de una luna de Júpiter.

Los científicos están muy alentados por los descubrimientos recientes en Marte, en Titán, en Europa, y en cometas y asteroides. Gracias a esto han renovado su interés en el estudio de los organismos extemófilos de la Tierra. Intentan comprender de qué es capaz la vida en condiciones duras para su supervivencia y si esta puede salirse de los modelos encorsetados que conocemos.

Criptobiosis:
Consiste en la suspensión de los procesos metabólicos, de algunos organismos para resistir períodos con condiciones medioambientales extremas. Por lo tanto, no se puede hablar de vida en condiciones extremas sino de resistencia mediante animación suspendida. Esto se puede dar no sólo en organismos sencillos unicelulares, sino en animales superiores como en la rana sylvatica de la que hablaremos más tarde.

Existen varios tipos de criptobiosis:

• Anhidrobiosis: Resiste la sequedad extrema.
• Anoxibiosis: Resiste reducción severa del Oxígeno.
• Criobiosis: Resiste casos de frío extremo.
• Osmobiosis: Resiste concentraciones letales de sal.

A diferencia de la criptobiosis que puede presentarse en organismos superiores, los organismos auténticamente extremófilos capaces de prosperar en ambientes permanentemente hostiles, sean organismos sencillos tales como bacterias, y hongos. Además, resulta frecuente que combinen esa capacidad para dos o más factores extremos, por ejemplo temperatura alta y condiciones ácidas, o baja temperatura y alta presión.

Termófilos:

Algunas de estas bacterias (Sulfolobus) obtienen la energía oxidando azufre, por lo que son bacterias quimiosintéticas.

Extremófilos del tipo termófilo producen algunos de los vistosos colores de la fuente termal Grand Prismatic Spring, en el Yellowstone National Park.

Pyrococcus furiosus es una especie extremófila de Archaea.

Se destaca por tener una temperatura de crecimiento óptimo de 100 °C (una temperatura que destrozaría a la mayoría de los organismos vivos), y por ser uno de los pocos organismos identificados como poseedores de enzimas que contienen tungsteno, un elemento que rara vez se encuentra en las moléculas biológicas.

El nombre Pyrococcus significa «coco de fuego» y furiosus, «ímpetu», haciendo referencia a su rápido crecimiento.

El organismo se aisló originalmente de ambientes anaerobios de sedimentos marinos calentados geotérmicamente en la isla de Vulcano, Italia.

Criófilos:
Así se llaman a los organismos que viven a muy bajas temperaturas. Los valles secos de la Antártida con temperaturas que alcanzan los -35º C  tiene un gran parecido al frío clima marciano.  En esto valles, a escaso cm de profundidad viven  bacterias y hongos.  Se han encontrado actinobacterias que han permanecido vivas durante medio millón de años, en el permafrost de las regiones árticas y antárticas, gracias a un mecanismo especial de reparación del ADN.

La Antártida es una mina para los científicos que buscan vida extrema. Un equipo de la NASA, dirigido por el astrobiólogo Richard Hoover, ha descubierto nuevas especies en el lago Untersee. Sus aguas, son tan alcalinas que parecen un detergente concentrado, y los sedimentos, con una alta concentración de metano, recuerdan a lugares como Marte, los cometas, o las lunas heladas de Júpiter o Saturno. Además de en la Antártida, el equipo de Hoover ha encontrado también extremófilos en el hielo y en el permafrost de Alaska, Siberia o Patagonia.

La rana de los bosques –Rana sylvatica–, muy común en Canadá. Cada vez que llega el invierno, la rana,se congela del todo. El hielo penetra por todos los compartimentos del animal donde hay fluidos y en unas pocas horas una masa helada llena la cavidad estomacal y el resto de los órganos internos. Los ojos se vuelven blancos porque el relleno ocular se congela. Su sangre deja de fluir y el 65% del agua de su cuerpo se convierte en hielo y el resto de su agua estaría líquido gracias a la glucosa que hace de anticongelante natural. La respiración, los latidos del corazón y los movimientos musculares se detienen, y el batracio permanece en un estado de animación suspendida hasta que se descongela. Cuando suben las temperaturas, se descongela primero el corazón, para que la circulación se reactive y evitar así daños en los demás órganos conforme se descongelan.

Xerófilos:
En el desierto de Atacama, también en Chile, suele llover una vez por década o menos pero a 20 o 30 cm bajo el suelo hay vida bacteriana en estado latente.

 

En el desierto de Chihuahua (el más extenso de América del Norte), La Selaginella lepidophylla es una planta que pertenece a la familia de las Selaginellaceae resiste a la sequía desecándose en un 95% para volverse a hidratar cuando las condiciones son propicias.

Pinchando en la imagen a la izquierda verás el gif animado que corresponde a un proceso de hidratación durante tres horas sacando fotos cada 5 min (Timelapse).

Los tardígrados llamados comúnmente osos de agua, son invertebrados microscópicos que habitan en el agua y poseen ocho patas. Tal vez la cualidad más fascinante de los tardígrados es su capacidad, en situaciones medioambientales extremas, de entrar en estados de animación suspendida conocidos como criptobiosis. Mediante un proceso de deshidratación, pueden pasar de tener el habitual 85% de agua corporal a quedarse con tan solo un 3%, y así pueden pasar cientos, quizás miles, de años.
Esta resistencia permite a los tardígrados sobrevivir a temporadas de frío y sequedad extremos, radiorresistencia a la radiación ionizante y resistencia al calor y la polución. Existen estudios que demuestran que, en estado de metabolismo indetectable, pueden sobrevivir a temperaturas que oscilan entre los -272º C y los 149º C,2 así como a la inmersión en alcohol puro y en éter. Científicos rusos afirman haber encontrado tardígrados vivos en la cubierta de los cohetes recién llegados de vuelta del espacio exterior. Recientes investigaciones3 demuestran que son capaces de sobrevivir en el espacio exterior.

Acidófilos:

El río Tinto se encuentra en Huelva, en el suroeste de España, y debe su nombre al color rojizo de sus aguas. Éstas están contaminadas con toda clase de metales y compuestos metálicos procedentes de un entorno rico en minerales, en especial hierro a una concentración de unos 20 g/l. Además su pH está entre 1,7 y 2,5 principalmente debido a la presencia de ácido sulfúrico. Es decir, es un entorno muy ácido y muy tóxico.
Los minerales de la región que “contaminan” el río Tinto se formaron en el fondo del mar hace unos 300 millones de años, en el Carbonífero, gracias a la actividad hidrotermal.

Los análisis preliminares, para sorpresa de muchos, en lugar de confirmar que el río estaba totalmente muerto, arrojaron que las aguas bullían de formas de vida desconocidas.

Algunas formas de vida procariota son: Acidithiobacillis ferrooxidan vivía de la oxidación del hierro contenido en las aguas, Acidithiobacillus sp., Leptospirillum ferrooxidans, Acidiphillium sp. o a Ferromicrobium sp.

No sólo abundan formas de vida procariotas tipo bacterias, sino que se han encontrado muchos eucariotas, incluyendo hongos, varias algas verdes, protistas ameboides, flagelados, diatomeas, levaduras y ciliados.

¡Hay miles de especies distintas de microorganismos de todo tipo! El grado de biodiversidad del Tinto no ha sido descrito en ningún otro hábitat similar.

Al considerar las importantes concentraciones de hierro presentes en Marte y las propiedades fisicoquímicas de este elemento se planteó el estudio del río Tinto como posible modelo de vida marciana primitiva cuando había agua.

No es el único ecosistema acidófilo. Un caso especial es el de Helicobacter pylori. Una bacteria que vive exclusivamente en el estómago humano, extremadamente ácido.

Ecosistemas de las profundidades marinas:
En fuentes hidrotermales submarinas se pueden encontrar arqueobacterias que viven  a 121º C y en ausencia de oxígeno y de luz. Usan como sustituto el hierro para la oxidación y la obtención de energía.

En los fondos marinos en ausencia de oxígeno y de luz existen afloramientos naturales de petróleo y de gas metano que es utilizado por algunas bacterias que oxidan el sulfuro de hidrógeno y el metano para la obtención de energía. Algunas de estas bacterias viven en simbiosis de animales como gusanos poliquetos, vestimentíferos y bivalvos. Estos lugares tan especiales, desconectados del flujo natural de la energía para los seres vivos que proviene esencialmente del Sol originan todo un ecosistema de organismos dependientes de esta actividad geológica para sobrevivir.

Estos ecosistemas, según algunas teorías, constituirían el lugar de origen de los primeros organismos vivos en nuestro planeta. Algo a tener muy en cuenta en astrobiología ya que planetas aparentemente inhabitables podrían gozar de presencia de vida en pequeños lugares con la actividad geológica adecuada.

Entre la décima y la tercera parte de la biomasa global se encuentra en fondos marinos sin luz y sin oxígeno. Para obtener la energía usan respiración basada en sulfatos que es 10.000 veces más lenta que la respiración en la superficie terrestre.

La vida subacuática asociada al gas metano tiene mucho interés en astrobiología.

Se desconoce el origen del gas metano descubierto en Marte o en el satélite de Saturno  Titán, pero cabe la posibilidad de que este gas tenga alguna relación con algunas formas de vida extraterrestre. Algo sin duda extraordinario, que protagoniza muchos esfuerzos científicos desde hace algunos años, para intentar confirmarlo o desmentirlo .

En Europa, satélite de Júpiter, y en Encelado, satélite de Saturno, también se sospecha que hay océanos de agua líquida bajo las gruesas capas de hielo superficial.

Un lugar adecuado para calibrar las posibilidades de vida allí, sería el lago Vostok de la Antártida, una gran masa de agua líquida sepultada bajo varios kilómetros de hielo. Se realizaron perforaciones hasta 100 metros de distancia al lago, pero se detuvieron porque no hay garantías absolutas de que no se va a contaminar con organismos externos. A lo largo de casi toda la columna de hielo se extrajeron muestras de organismos.
Halófilos:

Se refiere a los organismos que habitan en medios con grandes concentraciones de sal como por ejemplo en el mar muerto.

Uno de los mecanismos que han desarrollado, es el albergar en el interior de sus tejidos, concentraciones de un soluto compatible a las sales (como ácido polihidroxibutírico o PHB) mayores que en el exterior. Así el agua logra penetrar en la célula por ósmosis.

Las especies de Halobacterium se encuentran en lagos muy salados como el Gran Lago Salado, Mar Muerto, Lago Magadi entre otros.

Las especies púrpuras deben su color a la bacteriorodopsina, una proteína sensible a la luz que proporciona energía química a la célula usando la luz del sol.

La mayoría de estos halófilos pertenecen al dominio Archaea.

Resistencia en el espacio exterior:
Se cree que las formas de resistencia de algunas bacterias podrían sobrevivir en el espacio en el interior de meteoritos, constituyendo uno de los puntos de investigación actual para la investigación de la teoría del origen panspérmico de la vida en nuestro planeta.

Ya hemos mencionado la resistencia de los tardigrados en el espacio exterior.

Algunos organismos pueden vivir en los poros de los minerales rocosos. Son los llamados endolitos. Las condiciones en las que viven estos organismos (bacterias, hongos, protozoos, etc.) estas condiciones son parecida las de algunos lugares de Marte.

El Deinococcus radiodurans es una bacteria extremófila, y el segundo organismo conocido más resistente a la radiación siendo el primero el Thermococcus gammatolerans. Mientras que una dosis de 10 Gy es suficiente para matar a un ser humano, y una dosis de 60 Gy es capaz de matar todas células en una colonia de E. coli, la D. radiodurans puede resistir una dosis instantánea de hasta 5000 Gy sin pérdida de viabilidad, y dosis de hasta 15000 Gy con un 37% de pérdida de viabilidad.

Además, puede sobrevivir en condiciones de calor, frío, deshidratación, vacío y ácido. Debido a estas características, se ha sugerido que estas bacterias podrían ser capaces de sobrevivir en el espacio exterior.

Los radiófilos se desarrollan en entornos radiactivos. Un hongo de color negro, recogido por robots en las paredes de la dañada ciudad de Chernobyl es capaz de absorber la radiación y utilizarla para su propio beneficio. Las pruebas se realizaron con unos niveles de radiación ionizante cerca de 500 veces superior a la normal. Los científicos experimentaron con tres especies de hongos encontradas, observando como los que contenían melanina crecían de forma considerable.

La sorprendente cepa GFAJ-1El:

Es todo un hallazgo astrobiológico en nuestro propio planeta realizado  por científicos de la NASA.

Se trata de una especie de bacterias que fueron encontradas en el Lago Mono en California.

Son la primera forma de vida conocida capaz de  utilizar arsénico para construir su DNA y proteínas.

Son miembros de un grupo común de bacterias, las Gammaproteobacterias.

En el laboratorio, lograron hacer crecer esta cepa en ausencia de fósforo añadiendo arsénico al cultivo.

Estas bacterias pueden sustituir arsénico por fósforo, que era hasta esa fecha uno de los seis elementos considerados esenciales para todo organismo vivo conocido. El carbono, hidrogeno, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre.

Concretamente el fósforo forma parte de las moléculas más importantes para la química  de la vida.  El DNA y RNA, que son los materiales genéticos esenciales para cualquier forma de vida conocida. Estos usan el fósforo que tiene cierta similitud con el arsénico, razón porta cual este interfiero en los procesos químicos del fósforo con un efecto tóxico, que se consideraba inevitablemente letal.

Por lo tanto, la hazaña extremófila de esta bacteria, hallada y estudiada por Felicia Wolfe-Simon, descoloca principios científicos considerados esenciales para la vida, y nos hace preguntarnos no sólo hasta donde son capaces de llegar los organismos vivos para su supervivencia, sino que sorprende a la comunidad científica y la hace soñar, al más puro estilo de la ciencia ficción hard, con la existencia de seres basados en una química diferente de la nuestra.

El auge de la astrobiología:
Tenemos buenos candidatos en el sistema solar para buscar formas de vida similar a la extremófila terrestre.

Se acaba de confirmar la presencia de agua líquida en la Luna de Júpiter Europa. Nada menos que enormes masas de agua líquida han sido encontrada en la Luna de Júpiter Europa.

Descubren agua líquida en el subsuelo de una luna de Júpiter
Científicos de la Universidad de Texas en Austin (Estados Unidos) han descubierto agua en la corteza de Europa, una de las lunas de Júpiter, un hallazgo que ha sido publicado en ‘Nature’ y que, a juicio de expertos, supondría un paso «significativo» para la búsqueda de vida fuera de la Tierra.

Así, ha encontrado lo que parece ser un cuerpo de agua en estado líquido, con un volumen similar al de los Grandes Lagos de Norteamérica, encerrado dentro de la corteza helada de la luna Europa. Según la autora principal, Britney Schmidt, profesora en el Instituto de Geofísica de la Universidad de Texas, el agua podría representar un hábitat potencial para la vida y podrían existir muchos más lagos en las regiones poco profundas de la corteza de Europa.

Además, el recién descubierto lago está cubierto por plataformas de hielo flotante que parecen estar colapsando entre sí, proporcionando un mecanismo para la transferencia de nutrientes y energía entre la superficie y el vasto océano bajo la capa de hielo.

«Una de las opiniones de la comunidad científica ha sido que si la capa de hielo es gruesa, este hecho impediría que la superficie se comunicase con el océano subyacente», explica Schmidt, al mismo tiempo que advierte de que ahora se está ante la evidencia de que, a pesar de que la capa de hielo es gruesa, ésta permite el flujo energético, lo que podría hacer de Europa y su océano «lugares más habitables».

También hay buenas posibilidades en Marte donde la sonda Mars Phoenix encontró hielo en Junio de 2008, y se ha descubierto metano que podría ser resultado de actividad biológica. Se sabe que Marte tuvo gran cantidad de agua, y podría haber albergado vida, y de ser así, quizás en algunos sitios queden colonias de organismos extremófilos marcianos. De Marte ya hemos hablado bastante en nuestro Blog (véanse referencias al final).

Disponemos de otro candidato en nuestro sistema solar, concretamente en la luna de Júpiter Titán. Su densa atmósfera se asemeja a la Tierra primitiva. Una atmósfera de nitrógeno e hidrocarburos. (Y la presión atmosférica más cercana a la terrestre de todo el Sistema). Algunos hidrocarburos parecen ser suficiéntemente energéticos como para ser aprovechados por alguna forma de vida.

En cometas y asteroides se ha conseguido encontrar compuestos orgánicos que podrían ser precursores de vida. Esto ha permitido recuperar el interés por la línea de investigación sobre el origen panspérmico de la vida en nuestro planeta. Ya hemos hablado bastante de la presencia de estos compuestos en cometas y asteroide en nuestro Blog (véanse referencias al final).

Para finalizar:

Este es un trabajo de síntesis confeccionado a partir de noticias publicadas en Internet. Contiene partes de otros trabajos menos completos que este. El objetivo de este artículo fue el de ofrecer una visión suficientemente amplia aunque no exhaustiva  de la vida extremófila en relación con la astrobiológía.

Algunas de las referencias más interesantes consultadas para este artículo:

• Vida en Titán
• Wikipedia (Extremófilo)
• Ecosistemas extremos: la vida al límite
• El río Tinto y sus extremófilos
• Astrobiología y Extremófilos

Enlaces relacionados con este tema en mi Blog:

• Los asteroides y cometas y el posible origen panspérmico de la vida:
  • Trasladando la pregunta del origen de la vida al exterior de La Tierra. (2011-09-28 20:14:04)
  • Asteroides, mensajeros de la vida y de la muerte (2009-05-08 00:01:26)
  • Material genético hallado en meteorito (2008-06-14 18:07:19)
• Posibilidades de vida en Marte:
  • ¿Porqué desarrollar un chip para buscar ADN marciano? (2010-04-20 19:39:17)
  • La mayor montaña de Marte puede esconder agua y hasta vida (2009-03-11 13:26:45)
  • El metano marciano parece indicar la existencia de vida en Marte. (2009-02-11 09:48:43)
  • La NASA cree que el metano detectado en Marte puede ser de origen biológico (2009-01-15 10:35:41)
  • Marte pudo albergar formas primitivas de vida antes de secarse. (2008-12-13 11:07:11)
• La búsqueda del origen de la vida. (Divulgación)
• ¿Estamos solos en el espacio? (2011-04-04 20:33:20)
• Bacterias de la Tierra sobreviven 553 días en el exterior de la ISS. (2010-08-25 13:05:14)
• ¿Cuáles son los requisitos para que sea posible la vida? (2008-06-27 11:19:20)