El microeslabón perdido de la vida
Las arquebacterias, organismos clave para entender la evolución química y biológica
La vida en nuestro planeta comenzó hace 4.000 millones de años, mucho antes de que existieran las condiciones que parecían indispensables para la supervivencia de cualquier organismo viviente. Esta es la conclusión de los científicos tras el descubrimiento de las arquebacterias, que podrían ser los más antiguos seres vivos que aparecieron sobre la Tierra. Su posible existencia en un satélite de Júpiter hace viable la vida extraterrestre en nuestra galaxia.
La Tierra se formó hace 4.500 millones de años, y el tránsito entre la evolución química y biológica se produjo 1.000 millones de años después. El descubrimiento de las arquebacterias y sus especiales características "introduce la posibilidad de que no haya una división de los orígenes de la vida en dos bloques rígidos, sino que exista un antepasado común, que serían las arquebacterias", indicó Ricardo Amils, investigador del Centro de Biología Molecular del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en el transcurso de las jornadas internacionales sobre arquebacterias y evolución celebradas en la Fundación Ramón Areces.La existencia de microorganismos vivos en los primeros tiempos de la historia de la Tierra ya se había postulado hace tiempo. En las rocas sedimentarias intactas más antiguas que se conocen, encontradas en Australia, se halló un microfósil de bacteria de 3.500 millones de años. Sin embargo no se sabía qué características podían hacer viable la vida de es tos organismos en unas condiciones tan adversas como las que existían sobre la superficie terrestre en aquellos momentos.
Antepasado común de las verdaderas bacterias
Cuando se descubrieron las primeras arquebacterias, las metanógenas -unos extraños organismos que sólo viven en ambientes donde no hay oxígeno y que generan metano mediante la reducción del dióxido de carbono-, se supo que no pertenecían al mismo grupo filogenético que el resto de las bacterias, sino que más bien parecían representar una ramificación evolutiva que precedió en mucho al antepasado común de las bacterias verdaderas.
Pero también se pensó inmediatamente que el metabolismo metanógeno, es decir, la reducción del dióxido de carbono a metano, encajaba perfectamente con la clase de atmósfera que se supone que tenía la Tierra primitiva, rica en dióxido de carbono, con algo de hidrógeno y sin oxígeno. Por eso, aludiendo al hecho de que estos organismos debieron poblar la biosfera primitiva, se les llamó arquebacterias.
"Se han encontrado muchas epecies nuevas, cuyas características ponen en cuestión conceptos como la imposibilidad de existencia de vida a altas temperaturas. En laboratorio se han logrado mantener a 110 grados centígrados, y no sabemos si todavía se puede superar esta temperatura. Algunas crecen en soluciones saturantes de sal o en medios muy ácidos y son capaces de obtener energía oxidando y reduciendo un metal", indica Amils.
Las especiales condiciones en las que se desarrollan las arquebacterias existen en otro lugar de nuestra galaxia, concretamente en Europa, un satélite del planeta Júpiter, según indica Juan Oró. "Europa", dice el investigador español que trabaja en la universidad de Boston, en Estados Unidos, "tiene una capa de hielo de unos ocho kilómetros de espesor y un gran océano. En el supuesto de unas condiciones inicialmente favorables, células semejantes a las arquebacterias podrían haber aparecido y hoy día estar en volcanes suboceánicos de ese satélite".
Oró indica que sería conveniente realizar una expedición espacial a Europa, "aunque es muy difícil aterrizar porque no tiene atmósfera. Podría hacerse con motores de retropropulsión a chorro, pero requiere demasiado combustible".
El investigador reconoce que la posibilidad de que exista vida en unas condiciones tan extremas como las que soportan las arquebacterias es un factor positivo desde el punto de vista de la exobiología, de la vida extraterrestre, "porque demuestra el potencial adaptativo de los seres vivientes". Oró sitúa el comienzo de la vida biológica en nuestro planeta hace unos 44.000 millones de años.
Las propiedades de algunas arquebacterias tienen varias aplicaciones industriales. "Por ejemplo, pueden utilizarse para la extracción de minerales a altas temperaturas, porque, aunque existen bacterias que también lo pueden hacer, la eficacia de las arquebacterias puede ser mayor" indica Amils. Otra de las aplicaciones consiste en la obtención de enzimas que funcionen en condiciones térmicas extremadamente altas, que en la práctica permitiría, por ejemplo, fabricar jabones biodegradables efectivos a muy altas temperaturas.
Los posibles riesgos derivados de la utilización de estos inusuales microorganismos en biotecnología fueron desechados por los científicos, quienes argumentan que para las arquebacterias el cuerpo humano no es atractivo, puesto que sólo viven en condiciones extremas. Las arquebacterias han sido encontradas hasta ahora en lugares como volcanes, fumarolas y salinas.
Datos nuevos al concepto de evolución
"Las arquebacterias añaden datos nuevos al concepto de evolución. La teoría de la adaptación al medio se hace extensible a estos microorganismo s, que, al cambiar las condiciones primitivas, se vieron confinadas a lugares relativamente inaccesibles, indica Juan Albaigés, del Instituto de Química Bioorgánica del CSIC.Una de las características de las arquebacterias que más interesan a los investigadores es el hecho de que no correspondan a ninguna de las dos categorías básicas en las que hasta ahora se agrupaban los seres vivos: eucariotas (células con núcleo) y procariotas (células que carecen de núcleo). Junto a propiedades comunes a las anteriores, presentan otras inusuales que las distinguen de ellas. Los investigadores piensan que constituyen un nuevo reino primario. Como indica Amils, "presentan características únicas e inusuales, pero también algunas comunes a las otras dos, lo que permite suponer que es el antepasado de ambas".
En un medio hóstil
Se conocen tres tipos de arquebacterias muy diferentes entre sí: las termoacidófilas, las halófilas extremas y las metanógenas. Estas últimas constituyen la forma dominante. Se trata de bacterias que desprenden metano y están ampliamente distribuidas por la naturaleza, aunque no existen al aire libre porque el oxígeno las destruye.Se conocen desde que Alejandro Volta, en 1776, descubrió que en pantanos, corrientes y lagos cuyos sedimentos eran ricos en materia vegetal en descomposición se generaba aire combustible. Sin embargo, todavía transcurrió mucho tiempo hasta que se supo que un microorganismo era el responsable del gas de los pantanos.
Se cree que en tiempos remotos las metanógenas debieron ser ubicuas. Actualmente, sin embargo, sólo viven en lugares donde no hay oxígeno, siempre que dispongan de dióxido de carbono e hidrógeno.
Ésta es la causa de que generalmente vivan en estrecha asociación con otras bacterias, como los clostridios, que metabolizan materia orgánica en descomposición y desprenden hidrógeno como producto de desecho.
Se suelen encontrar en aguas estancadas y en las plantas de tratamiento de aguas residuales de cloacas, en cantidades que han hecho posible su utilización comercial para obtener metano. También habitan en la panza de los rumiantes y, en general, en el tracto intestinal de los animales, y pueden aislarse del fondo del océano y de los manantiales de aguas termales.
Elevadas concentraciones de sal
Las halófilas extremas necesitan elevadas concentraciones de sal para sobrevivir. Algunas de ellas crecen fácilmente en salmuera saturada.
Confieren una coloración rojiza a los estanques de evaporación donde se obtiene sal y decoloran y alteran el pescado salado.
Crecen en hábitats salinos a lo largo de los océanos y en ciertas aguas continentales, como las del mar Muerto.
Las halófilas extremas poseen un mecanismo fotosintético relativamente sencillo, que no se basa en la clorofila, sino en un pigmento ligado a la membrana, la rodopsina bacteriana, muy parecido a uno de los pigmentos visuales.
El tercer grupo de arquibacterias que se conoce es el de las termo acidófilas. Se caracterizan también por las especiales condiciones de su hábitat.
Existen dos géneros diferentes: sulfolobus, que se encuentra en los manantiales de aguas termales sulfurosas, en un medio extremadamente ácido y con temperaturas que a veces superan los 90º centígrados, y termoplasma, que hasta ahora sólo se ha encontrado en los rescoldos de las pilas de carbón, y no posee pared celular.
