Cartografía del infierno

Precipitados de color correspondientes a distintos minerales de hierro. Del libro Río tinto... viaje a Marte (Alfar), de Julio Segura.

Yellowstone, Mono, Río Tinto o Iron Mountain podrían tener las respuestas al origen de la vida. Ricardo Amils, profesor de Microbiología de la UAM, traza un mapa con las características de estos lugares

En las últimas semanas hemos asistido a un intenso debate suscitado por la publicación de las características de una bacteria halófila (literalmente que ama a la sal) aislada de un lago alcalino, Mono Lake, capaz de crecer no sólo en presencia de importantes concentraciones de arsénico sino también, según los autores, sustituir una parte importante del fósforo de sus ácidos nucleicos por arsénico. Independientemente de que el método científico requiera que esta observación sea refrendada por un equipo de investigación distinto al que lo ha reportado, la descripción de un microorganismo capaz de desarrollarse en condiciones extremas, ha suscitado un renacido interés en conocer el estado actual sobre los límites de la vida.

Aunque los microorganismos halófilos extremos se conocían desde principios del siglo pasado por su capacidad de estropear el bacalao conservado en salazón, la solución del problema al sustituir la sal proveniente de salinas de evaporación de agua de mar por sal procedente de minas de interior (con una proporción mucho menor de halófilos viables), desvió el interés que habían suscitado estos microorganismos capaces de crecer en condiciones saturantes de sal.

Yellowstone, desde el géiser
El primer estudio moderno sobre microorganismos extremófilos se debe al profesor Tomás Brock y a sus estudiantes, que reportaron el aislamiento hace más de cuarenta años de un microorganismo, Sulfolobus acidocaldarius, capaz de crecer a 80oC en los campos de géiseres del parque nacional de Yellowstone (USA). El trabajo describiendo las propiedades de esta arquea hipertermófila no fue fácil de publicar debido a que estaba bien establecido que la vida media del ATP (la molécula energética celular universal) era extremadamente corta a esta temperatura. Hoy en día el campeón termófilo, Methanopyrus kanddleri, necesita para desarrollarse la temperatura que se alcanza en un autoclave, temperatura requerida para esterilizar los instrumentos utilizados en los quirófanos de nuestros hospitales (122oC). Esta arquea metanógena le arrebató el título a la denominada cepa 121 capaz de crecer a la temperatura que le da su nombre y resistir durante dos horas su exposición a 130oC. Todos los hipertermófilos caracterizados hasta la actualidad tienen ATP como molécula energética, por lo que la pregunta obvia es cómo estos microorganismos resuelven el problema de la inestabilidad de esta molécula. Hoy sabemos que el medio intracelular (composición iónica, macromoléculas, solutos compatibles) protege de alguna manera los componentes celulares sensibles a la temperatura. ¿Y cuál es pues la temperatura máxima a la que es posible la vida? Cálculos actuales predicen una temperatura de 150oC, pero, ¿es ése el verdadero límite o sólo una nueva estimación que será sobrepasada cuando se identifique el microorganismo adecuado? La mayoría de los hipertermófilos que conocemos han sido aislados de las profundidades submarinas, en las que la presión permite el disponer de agua líquida a temperaturas mayores que las que se dan en tierra firme.

Antártida, hacia el abismo
¿Y que sucede en el rango inferior de temperatura? La mínima temperatura certificada (replicada en distintos laboratorio) de crecimiento de un organismo es de -12oC. Corresponde a Psychromonas ingrahamii, un microorganismos aislado de aguas polares. Sin embargo, en la perforación rusa del lago Vostok en la Antártida se han encontrado, en muestras procedentes de varios kilómetros de profundidad, microambientes capilares con agua en estado líquido en las que se pueden identificar al microscopio células vivas. Esta observación nos recuerda la conveniencia de distinguir entre organismos que necesitan condiciones extremas para desarrollarse (los verdaderos extremófilos) y los que sólo son capaces de resistir dichas condiciones. En el caso que nos ocupa no podemos estar seguros de si los microorganismos observados son capaces de desarrollarse a los -35oC medidos en la muestra o únicamente resistir dicha temperatura. La única manera de saberlo sería demostrar que estos microorganismos son capaces de crecen a esta temperatura, lo cual hoy por hoy aún no se ha confirmado. De cualquier manera, es razonable pensar que si la presión del hielo y la sal es capaz de mantener el agua en estado líquido a esta temperatura -único requerimiento crítico para la vida- ésta pueda desarrollarse a temperaturas mucho más bajas que las homologadas.

Otro factor importante es el pH, es decir la acidez o alcalinidad a la que pueden desarrollarse ciertos microorganismos. En este contexto el interés de la acidez se debe a que es la única condición extrema conocida patrocinada por la vida. La mayoría de los organismos extremófilos estudiados corresponden a fenómenos de adaptación a condiciones extremas impuestas por el hábitat (alta o baja temperatura, radiación, fuerza iónica o presión entre otras), pero en el caso de la acidez se debe al producto del metabolismo de microorganismos capaces de obtener energía a partir de compuestos inorgánicos como azufre elemental o sulfuros metálicos, lo que genera ácido sulfúrico.

Río Tinto, el Marte español
Dentro de esa categoría se encuentra Río Tinto, un río de casi 100 km de longitud con un pH constante de 2,3 (acidez parecida a la del jugo de un limón). Durante muchos años se creía que Río Tinto era el producto de la actividad industrial, ya que nace en las entrañas de la Faja Pirítica Ibérica, una zona con una tremenda actividad minera. Hoy en día está convenientemente demostrado que las condiciones extremas del río se deben a la actividad frenética de microorganismos capaces de obtener energía a partir de la enorme cantidad de sulfuros metálicos existentes en la Faja Pirítica. Lo sorprendente de Río Tinto no es la presencia de microorganismos capaces de generar las condiciones de acidez y de elevada concentración de cationes metálicos, la mayoría extremadamente tóxicos, sino la enorme cantidad de organismos eucarióticos (protistas, algas fotosintéticas y hongos) capaces de desarrollarse en esas condiciones. El campeón eucariótico de los ambientes ácidos corresponde a Euglena acidophila, una alga capaz de crecer a pHs cercanos a 1.

Iron Mountain, una mina
Pero la marca en acidofilia corresponde a una arquea procedente de una mina de zinc en California, Iron Mountain, en la que se ha aislado Ferroplasma acidophilum, una arquea capaz de desarrollarse a un pH negativo. Por el lado alcalino, la marca la posee la bacteria Nitrosomonas halophila capaz de crecer a un pH cercano a 12. Otra condición extrema de interés corresponde a la radiación. Hace casi 40 años que se reportó el aislamiento de una bacteria, hoy conocida con el nombre de Deinococcus radiodurans, capaz de resistir elevadas dosis de radiación, 5.000 Gy, sin pérdida de viabilidad (una dosis varios órdenes de magnitud mayor que las que resultan letales para la mayoría de los seres vivos). Podríamos añadir los microorganismos barófilos, aislados de las profundidades submarinas y capaces de resistir la presión generada por una columna de agua de hasta 11 kms de altura, o los microorganismos capaces de resistir la baja actividad de agua que se da en los desiertos.

Memorias del subsuelo
En los últimos años una nueva frontera se ha añadido a las ya conocidas al demostrarse la existencia de vida independiente de la radiación solar en el subsuelo, en el interior de rocas basálticas, o de sulfuros metálicos a cientos de metros de profundidad. La estrategia de este tipo de vida es completamente distinta de la que conocemos en la superficie.