¡Las bacterias de Yellowstone están que arden!

¿Se imaginan vivir en un lago hirviente que se encuentra sobre el mega volcán más peligroso del mundo?

El Parque Nacional Yellowstone fue el primer parque nacional del mundo, fundado en 1872. Yellowstone es conocido por sus bellos paisajes y por su riqueza geológica y natural. Sin embargo, el parque presenta manantiales y geisers termales que expulsan agua hirviendo desde las profundidades de la tierra. Esto se debe a que el parque se encuentra sobre el volcán más activo, más explosivo, más violento y más mortal del planeta. Pero cuando vemos los hermosos paisajes del parque (Figura 1) lo que todos se preguntan es ¿dónde está el volcán?

Figura 1. Paisaje de las montañas del Parque Nacional Yellowstone (Travel places, 2002)

Bueno, pues este volcán tiene un cráter de 72 km de diámetro y su poder destructivo se encuentra debajo de la tierra; en una enorme cámara de lava alimentada desde lo más profundo del planeta (Figura 2). La última erupción de este mega-volcán fue hace 6400 millones de años y se cree que fue 80 veces más grande y destructiva que el Krakatoa. Lo que es aún más aterrorizante, es que este volcán podría volver a hacer erupción en cualquier momento amenazando la vida en el planeta; haciéndolo uno de los lugares más extremos para vivir.

Figura 2. Mega volcán bajo Yellowstone (Peláez, 2013)

Y hablando de extremo, este es el hogar de unos de nuestros queridos microorganismos extremófilos. El parque tiene una famosa fuente termal hirviente llamada la “Gran fuente prismática” (Figura 3), la cual puede llegar hasta los 95°C. Además, es la fuente termal más grande de los Estados Unidos y la tercera más grande del mundo. La Gran fuente prismática, llamada así por sus llamativos colores, es el hogar de bacterias hipertermófilas pigmentadas y cianobacterias, las cuales le dan su fascinante coloración. Estas bacterias extremas crecen en las orillas de este manantial rico en minerales y producen colores que van desde verde hasta rojo, dependiendo de la cantidad de clorofila o carotenoides que contienen y de la capacidad de cada especie de bacteria para soportar temperaturas cada vez más extremas.

Figura 3. Gran Fuente Prismática (Grand Prismatic Spring) en el Parque Nacional Yellowstone (Mencin, 2008)

La bacteria más extrema de este manantial es Aquifex aeolicus (Figura 4), la cual puede desarrollarse a una temperatura de 95°C soportando la temperatura límite a la que una bacteria puede vivir. Pero, ¿cómo logran estas bacterias soportar temperaturas tan extremas?. Las bacterias hipertermófilas tienen distintas adaptaciones como enzimas y proteínas muy estables, cuyo funcionamiento óptimo es a altas temperaturas. Su resistencia también se debe a la gran cantidad de enlaces iónicos y al denso empaquetamiento de las proteínas haciéndolas resistentes a la desnaturalización. También producen solutos como glicerol fosfato, el cual ayuda a estabilizar las proteínas evitando su degradación térmica. Las membranas celulares de estas bacterias también deben ser muy estables por lo que presentan lípidos ricos en ácidos grasos saturados permitiendo que las membranas sean funcionales a altas temperaturas.

Figura 4. Imagen de la bacteria Aquifex aeolicus (Stetter y R. Rachel, Universidad de Regensburg, Alemania)

A. aeolicus comparte este hogar con cianobacterias que utilizan luz solar como fuente de energía. Sin embargo, A. aeolicus es quimiolitoautótrofa por lo que tiene la capacidad de utilizar una fuente inorgánica de carbono para realizar biosíntesis o bien, para obtener energía. Gracias a su complejo metabolismo, esta bacteria puede desarrollarse utilizando el hidrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y los minerales que se encuentran en esta fuente termal. Los científicos que estudian estos organismos termófilos han descubierto que los organismos quimiotrofos pueden crecer a temperaturas más elevadas que los fototrofos.

Estas bacterias hipertermófilas amantes del peligro y el calor extremo, además de su increíble capacidad de disfrutar la vida a altas temperaturas, son las artistas de uno de los espectáculos coloridos más impresionantes en las fuentes termales de Yellowstone. Por esta razón, estos impresionantes organismos son los ganadores extremófilos de esta semana.

Por: VS, MA, AG y AM

Literatura citada:

1. Deckert, G., P. Warren, T. Gaasterland, W. Young, A. Lenox, D. Graham, R. Overbeek, M. Snead, M. Keller, M. Aujay, R. Huber, R. Feldman, J. Short, G. Olsen y R. Swanson. 1998. “The complete genome of the hyperthermophilic bacterium Aquefex aeolicus”. Macmillan Publishers. 392: 353-357 pp.

2. Mobile Reference. 2010. “Travel Yellowstone National Park”. Travel Guide and Maps. 506 pp.

3. Carcavilla, L. 2007. “Patrimonio geológico y geodiversidad”. IGME. 339 pp.

4. Hundley, R. 2010. “Se acaba el mundo en el 2012”. Thomas Nelson Inc. 224 pp.

5. Brussow, H. 2007. “The quest for food”. Springer. 866 pp.

6. Curtis, H. 2006. “Invitación a la biología”. Ed. Médica Panamericana. 675 pp.

7. Castillo, F. 2005. “Biotecnología ambiental”. Editorial Tebar. 614 pp.

A los Tardígrados no les importa

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¿No les importa qué? Si bien ya lo habrán leído en la foto de arriba, esta es una pregunta que desarrollaremos en el transcurso de este blog.

Estos pequeños organismos, de no más de 1mm de longitud, son conocidos como osos de agua y pertenecen al filo Tardigrada (Marshall y Williams, 1985).  Si bien no pertenecen al dominio de las bacterias o arqueas, este  invertebrado se lleva el premio en resistencia entre los eucariotas.

Fuente

(Creo que es bastante evidente que parece oso)

Por lo general, estos animalitos habitan en lugares húmedos, entre las capas de agua de los musgos y helechos, pero también  han sido encontrados desde la profundidad del mar (6000m) y en la Antártica. Si bien parece ser un animal cosmopolita, todavía viene la mejor parte. Desde su descubrimiento, en los 1700, se ha investigado a este pequeño organismo por su resistencia a los cambios medioambientales y su capacidad de realizar criptobiosis.

La criptobiosis es un estado en el cual se suspenden los procesos metabólicos de los organismos cuando las condiciones ambientales son extremas. Esta se basa en la pérdida casi total del agua, acompañada de una depresión metabólica.  Cuando las condiciones son de extrema sequía, los tardígrados secretan una “túnica”, la cual retrasa la pérdida de agua durante la desecación. A este proceso se le conoce como anhidrobiosis (Wright, 2001). Por el contrario, cuando las condiciones son de frío extremo, estos organismos hacen uso de la criptobiosis. En esta no se requiere de la túnica y la tolerancia al frío depende de su capacidad de inhibir el congelamiento intracelular; a diferencia de muchos artrópodos que son resistentes al frío, los tardígrados son resistentes a la congelación. El congelamiento intracelular es provocado por algunas proteínas dentro del núcleo y ocurre a temperaturas cercanas a 0°C (Wright, 2001). De cualquier manera, se desconoce si el citoplasma de los tardígrados vitrifican el citoplasma de sus células o si las propiedades coligativas del agua hacen que el nivel de citoplasma disminuya y por lo tanto el agua remanente ya no se congela (Wright, 2001).

De la misma forma, estos organismos permanecen protegidos de la temperatura y de los solutos del ambiente, así como de la oxidación por radicales libres (al menos parcialmente). Gracias a esto, los animales que realizan criptobiosis pueden permanecer en este estado casi inerte por décadas. El declive del metabolismo se debe a la perturbación de varias reacciones enzimáticas, acompañado de la pérdida de una gran cantidad de agua; esto también elimina la liberación de electrones libres, lo cual se debe parcialmente a que el glicerol, aún presente en el organismo, funciona como antioxidante (Wright, 2001).

Hasta este punto, hemos mencionado características que si bien son propias de los tardígrados, también son compartidas por algunos otros invertebrados, como nematodos y bdelloideos. Pero, ahora comienza lo más interesante.

Resulta que en el año 2007 estos organismos fueron llevados al vacío del espacio ¡y sobrevivieron!

Y no solo fue al vacío, sino también a la enorme cantidad de radiación que se encuentra presente en este medio. Es cierto, los humanos podemos sobrevivir a estas condiciones, pero solo después de un intenso entrenamiento y un traje especial que protege a los astronautas de las hostilidades del espacio. En el caso de los tardígrados, estos fueron enviados al espacio desnudos.

Durante este experimento, se utilizaron organismos que no estaban en su estado de dormancia y otros que se encontraban deshidratados y ambos sobrevivieron (Jönsson, et al., 2008). Una vez estos regresaron a la Tierra, fueron rehidratados y se observó que a pesar de haber sido sometidos a este tipo de ambiente ¡pudieron reproducirse! De cualquier manera, esto solo aplicó a aquellos que fueron sometidos únicamente al vacío, ya que otros a los que también le incluyeron la radiación disminuyeron el porcentaje de sobrevivientes.

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En otros estudios utilizando únicamente altos niveles de radiación se observó que tanto los tardígrados hidratados, como los que se encontraban en estado anhidrobiótico sobrevivieron a altas dosis de radiación y lograron reproducirse exitosamente. De cualquier manera, aquellos que fueron sometidos a radiaciones superiores a 1000Gy quedaron estériles, a pesar de haber sobrevivido (Horikawa, et al., 2006).

En conclusión, por estos motivos es que los tardígrados son unos organismos impresionantes y por lo cual se ganó el blog de la semana.

Literatura citada:

Wright, J. 2001. Cryptobiosis 300 Years on from van Leuwenhoek: What Have We Learned about Tardigrades?  Zoologist Anzeiger. 240(2001): 563-582pp.

Marshall, A. y W. Williams. 1985. Zoología de Invertebrados. 7°Ed. Editorial Reverté, Barcelona. 950pp.
Jönsson, K.; E. Rabbow; R. Schill; M. Harms-Ringdahl y P. Rettberg. 2008. Tardigrades survive exposure to space in low Earth orbit. Current  Biology. 18(17): R729-R731pp.

Horikawa, D.; T. Sakashita; C. Katagiri; M. Watanabe; T. Kikawada; Y. Nahakahara; N. Hamada; S. Wada; T. Funayama; S. Higashi; Y. Kobayashi; T. Okuda y M. Kuwabara. 2006. Radiation tolerance in the tardigrade Milnesium tardigradum. International Journal of Radiation Biology. 82(12): 843-848pp.

¿Nieve rosada?

¡Nieve! ¡Nieve! ¡Nieve!

Lo primero que viene a nuestra mente cuando mencionamos esta palabra es el inmenso color blanco que cubre paisajes completos de montañas, lagos, ríos, casas, incluso ciudades enteras; pero, ¿y si nos referimos a otro tipo de nieve? ¿Una con un color poco usual al que estamos acostumbrados? Parecería otro planeta si les menciono paisajes cubiertos de nieve rosada, así es, nieve ROSADA  y no estamos muy lejos de esta loca idea, ya que este fenómeno se ha visto en lugares de la Antártica (Figura 1), Estados Unidos (Figura 2), las laderas alpinas de Sierra Nevada de California como en las montañas de Colorado y otros lugares del mundo.

 

Figura 1. Isla de Petermann, Antártica (Jacobsen, 2010).

 Por miles de años, este fenómeno ha captado la atención de exploradores, naturalistas y montañistas, llegando a pensar que eso era causado por depósitos minerales o productos de oxidación debido a la lixiviación de las rocas. Este tipo de nieve es frecuente durante el verano en regiones polares y alpinas como costeras en todo el mundo (Round, 1984).

 

Figura 2. Lassen National Park, Estados Unidos (Nixon, 2008).

 

Figura 3. Hilltown, Pennsylvania, Estados Unidos (Noory, 2010).

Esta coloración se debe a un pequeño microorganismo, Chlamydomonas nivalis, conocido como el alga de nieve y gracias al rojo característico que le da a la misma, recibe el nombre de nieve roja, “blood snow” y “watermelon snow”. Este último nombre se debe a que personas que viven cerca de las montañas de Colorado afirman haber probado esta nieve rosada y le encuentran un sabor a sandía.

Figura 4. South Leigh, Creek Basin, Estados Unidos (Rayner, 2010).

Este organismo pertenece a las algas verdes, pero contiene un pigmento carotenoide secundario, astaxantina, que le confiere su color rojo. Se cree que la resistencia al frío está relacionada a una mayor cantidad de ácidos grasos insaturados en la membrana celular, lo que permite una mayor fluidez de membrana. Esto se debe a un ajuste evolutivo de membranas para que este organismo pueda vivir cerca de los 0°C involucrando insaturación en la membrana de fosfolípidos (Jones, 2001).                                                                                   

 

Figura 5. Nieve Rosada, por C. nivalis en las botas de un alpinista (Armostrong, 2000).

Este organismo psicrófilo, en otras palabras, amante del frío, prospera en aguas heladas, incluso después de un congelamiento general de aguas. Protege a la nieve como a sí misma de la radiación ultravioleta intensa y del calor (Round, 1984).

Esta alga es más tolerante al estrés que le crea el cambio radical de temperatura, como perjuicios por el frío, encogerse e incluso rehidratarse, que otras especies de Chlamydomonas (Jones, 2001). Por este motivo, además de los paisajes extraordinarios  en ambientes extremos, esta alga  fue la ganadora de nuestro microorganismo extremófilo de la semana 😀

Sería muy genial poder estar presentes ante este pequeño organismo, ¿no?

MA, AG, AM, VS

Referencias:

 

Rond, F. 1984. The Ecology of Algae. Cambridge University Press. United Kingdom. 667 pp.

Jones, H. 2001. Snow Ecology: An interdisciplinary Examination of Snow – Covered Ecosystems. Cambridge University Press. 378 pp.

Armstrong, W. 2000. Watermelon Snow: A Strange Phenomenon Caused by Algal Cells of The Chlorophyta. Visitado el 22 de Julio, 2013: http://waynesword.palomar.edu/plaug98.htm

Noory, G. 2010. Don´t eat the pink snow. Visitado el 22 de Julio, 2013: http://www. coasttocoastam.com/article/don-t-eat-the-pink-snow

Nixon, K. 2008. Plants systematics. Visitado el 22 de Julio, 2013: http://www.plantsystematics

.org/imgs/kcn2/r/Chlamydomonadaceae_Chlamydomonas_nivalis_31059.html

Jacobsen, T. 2010. Red snow algae, Artic Photos. Visitado el 22 de Julio, 2013: http://www. arcticphoto.co.uk/supergal/TJ/tj08/tj0859-00.htm

Rayner, D. 2010. Hiking the Grand Tenton. Visitado el 22 de Julio, 2013: http://webs. wofford.edu/davisgr/tetons2010/

Bienvenidos al mundo de los «Microorganismos Extremófilos»

Probablemente su reacción al leer el título fue: extremo… ¡¿qué?!. Bueno, les queremos dar la bienvenida a nuestro blog sobre los microoganismos extremófilos, aunque algunos los podrían llamar microorganismos extraterrestres.

La palabra “extremófilo” viene de “extremo” y del griego “filo” que significa amante, por lo que los microorganismos extremófilos son aquellos a los que les encanta vivir en los lugares más inhóspitos y extremos de la tierra, algunos incluso son incapaces de vivir en condiciones consideradas como “normales”. Estos pertenecen principalmente a los Dominios de Archaea y Bacteria, aunque existen algunos Eucariotas que también habitan en ambientes extremos.

¿Se imaginan lo que sería vivir en una olla hirviendo? ¿O vivir en la punta de las montañas más altas del mundo, en donde casi no se puede respirar? ¿O vivir en una piscina de ácido?

Para nosotros, esto es prácticamente imposible, pero estos microorganismos extremófilos son capaces de vivir en  condiciones parecidas a estas gracias a distintas adaptaciones. Estos microorganismos se clasifican en distintas categorías según el ambiente extremo en el que habiten, esta clasificación se muestra en la tabla a continuación:

Parámetro	Tipo de microorganismo extremófilo	Condiciones
Temperatura	Psychrophilos Termófilos Hipertermófilos	-20ºC – <15ºC 50ºC – 80ºC 80ºC – >100ºC
pH	Acidófilos Alcalófilos	pH de 0 a 4 pH mayor a 9
Salinidad	Halófilos	Se encuentran en lugares de alta salinidad.
Desecación	Xerófilos	Lugares con muy poca disponibilidad de agua y con temperaturas muy altas.
Presión hidrostática	Barófilos o piezófilos	Presiones altas
Radiación (ultravioleta y de ionzación)
Nutrientes	Oligotróficos	Baja concentración de nutrientes.
Toxicidad	Toxitolerante	Alta concentración de sustancias tóxicas.

El estudio de estos microorganismos extremófilos y sus hábitats permite entender de mejor manera los límites de la vida y la naturaleza de los primeros organismos terrestres. Además, si les gusta la astrobiología, estudiar estos microorganismos provee información acerca de las posibilidades de la vida extraterrestre. Por lo tanto, en este blog hablaremos sobre distintos microorganismos extremos y sus características principales. Cualquier sugerencia, duda o comentario es bienvenida.

¡Conozcamos estos microorganismos extremos!

Por: MA, VS, AM, AG

Literatura citada:

• Seckbach, J. 2006. “Life as we know it: Cellular origin, life in extreme habitats and astrobiology”. Springer. 5-7pp.
• Cavicchioli, R. 2002. “Extremophiles and the search of extraterrestrial life”. Mary Ann Liebert, Inc. 3 (2) : 281-293 pp.