jueves, 9 de mayo de 2013

Clasificación de los extremófilos. (Curso de Astrobiología, capítulo 2)

Segundo artículo del Curso de Astrobiología que se irá completando en los próximos días con los siguientes capítulos:

-Clasificación de los extremófilos.
-Mundos alienígenas en la Tierra.
-Panspermia y teorías del comienzo de la vida.
-Vida en el Sistema Solar.
-Requisitos cósmicos para la Vida en otros mundos.



 Clasificación de los extremófilos.


Hace algún tiempo, se pensaba que la vida sólo existía en un número muy limitado de ambientes y  con unas condiciones muy bien definidas. No obstante, este pensamiento ha sido descartado puesto que se ha encontrado vida en prácticamente todos los rincones explorados, incluso en aquellos que se consideraba que no reunían las condiciones necesarias para albergar rastros de vida. 

Así tenemos que estos ambientes considerados inhabitables por el hombre, son hogar de distintos microorganismos, capaces de habitar en estos nichos ecológicos y, no solo adaptarse fácilmente, sino también florecer y desarrollar su metabolismo básico sin problema alguno. Es más, muchos de estos microorganismos necesitan de estas condiciones para poder subsistir.



 MICROORGANISMOS EXTREMÓFILOS 


En primer lugar, debemos comenzar definiendo el término: “extremófilo”. Un extremófilo es un microorganismo que vive en condiciones extremas, entendiéndose por tales aquellas que son muy diferentes a las que viven la mayoría de las formas de vida en la Tierra. La palabra extremófilo proviene del griego filo, que significa afecto o amor. Es decir, el significado de extremófilo es "amante" de las condiciones extremas.



Estas condiciones extremas, fuera de las comúnmente llamadas “normales”, podríamos resumirlas en:
-Temperaturas muy elevadas (44 – 121 °C) o bajas (-2, – 20°C)
-Alta salinidad (NaCl 2-5M)
-Alta alcalinidad (pH arriba de 8) y/o alta acidez (pH menor de 4)

 Existen varias clases de extremófilos y se clasifican atendiendo al ambiente en el que viven.



1)Termófilos


Thermus acuaticus
 Estos organismos tienen un crecimiento óptimo en temperaturas situadas entre los 70-80°C. Sus hábitats comunes son las fuentes termales volcánicas terrestres, termales submarinas, etc. La adaptación de estos organismos es debido a la alta estabilidad térmica de sus enzimas. 

 Ejemplos: 

- Bacterias Thermus acuaticus: crecen a Tº mayores de 70°C 
- Sulfolobus acidocaldarius: crece a partir de 85°C
- Pyrolobus fumarii: temperatura óptima de crecimiento es de 105°C. 



2)Psicrófilos


Arthrobacter
 Estos organismos presentan un desarrollo óptimo a bajas temperaturas. (Desde los 20ºC hasta los -5ºC). Las proteínas poseen unas características que hacen que pierdan su rigidez y ganen flexibilidad en su estructura para la realización de sus funciones catalíticas en las condiciones de bajas temperaturas. Las membranas contienen mayor proporción de ácidos grasos no saturados, permitiendo así que su fluidez y capacidad de transporte se mantenga bajo condiciones muy frías. 

Ejemplos: 

- Bacterias gram negativas: Moraxella, Psychrobacter, Polaribacter, Moritella, Vibrio y Pseudomonas.
- Bacterias gran positivas: Arthrobacter, Bacillus y Micrococcus.
- Arqueas: Methanogenium, Methanococcoides y Halorubrum. 
- Hongos y levaduras: Penicillium, Cladosporium, Cándida y Cryptococcus 



3)Alcalófilos 


Son organismos que viven en ambientes con pH por encima de 9.  Sus hábitats son muy básicos, como lagos sódicos y suelos muy carbonatados. Estos organismos necesitan aislar el interior de la célula del medio alcalino exterior, ya que algunas moléculas especialmente las hechas de ARN se rompen a pH superior a 8.

Ejemplos: 

- Bacterias aeróbicas no marinas, muchas especies de Bacillus Spirulina (cianobacterias) Arqueas.
- Algunos alcalofilos son también halófilos, la mayor parte de estos pertenecen al dominio Archaea. 



4)Halófilos

 
"halobacterium"
Se refiere a los organismos que habitan en medios con presencia abundante de sales. Sus hábitats son zonas litorales, salinas y lagunas salobres. En organismos normales, la sal hace que mueran por deshidratación debido a la ósmosis. Si el entorno es salino, con mucha concentración de sales, el agua del interior de las células tiende a salir hacia su exterior. Es decir, se desecan y mueren. Uno de los mecanismos que han desarrollado, es el de 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 penetra por ósmosis. La mayoría de estos halófilos pertenecen al dominio Archaea. 

Ejemplos:

-género Halobacterium, que viven en entornos como el Mar Muerto, como la Haloarcula marismortui.



4)Acidófilos 


Acidobacterium
Organismos que viven en medios con pH menor de 5. Para soportar el bajo pH, estos organismos emplean una gama de mecanismos, como una superficie de membrana cargada positivamente, una alta capacidad reguladora interna y sistemas únicos de transporte.

 Ejemplos: 

- Ferroplasma acidarmanus, crece en ambientes de pH cercano a cero. 
- Cyanidyum caldariuym, es capaz de vivir en pH cercano a cero manteniendo el interior de la célula en un nivel casi neutro. 
- Acontium cylatium, Cephalosporium sp y Trichosporon cerebriae (eucariotas del reino fungí) 


5)Otros grupos:


- Anhidrobióticos o xerófilos: Viven en ausencia de agua o son capaces de resistir la desecación viviendo con muy poca. Ejemplo: Selaginella lepidophylla
  
-Barófilo o Piezófilo: Se desarrollan en ambientes con presión muy alta (lechos oceánicos profundos de hasta once mil metros de profundidad: fosa de las Marianas)
  
-Criptoendolitos: Organismo de suelos profundos. Viven a muchos metros bajo el suelo, incluso en medio de rocas; el Bacillus infernus fue aislado a 2700 metros bajo la superficie del suelo; el Desulforudis audaxviator fue encontrado entre 1500 y 2800 metros de profundidad, en el suelo de una mina de oro (Cuenca de Witwatersand, Sudáfrica) donde soporta una temperatura de sesenta grados centígrados y un pH de 9,33.

-Metalotolerantes: Organismos que sufren altas concentraciones de metal en su entorno (cobre, cadmio, arsénico, zinc). Por ejemplo, el Ferroplasma y el Cupriavidus metallidurans, o el GFAJ-1El, que tolera el arsénico.
  
-Radiófilo: Soportan gran cantidad de radiación, como la bacteria Deinococcus radiodurans, el Thermococcus gammatolerans, o unos microbios recogidos en los acantilados de Devon, Inglaterra, que consiguieron sobrevivir casi 600 días expuestos a los rayos cósmicos y sin oxígeno.
   
-Poliextremófilos: Acumulan resistencias diversas a varios ambientes hostiles: Deinococcus radiodurans, Kineococcus radiotolerans, el Thermococcus gammatolerans o el Sulfolobus acidocaldarius)

-Los tardígrados: Se deshidratan para quedar como muertos durante cientos de años en condiciones de criptobiosis y pueden resistir en el espacio.



Conclusiones 

 Algunas bacterias pertenecen a varios de estos grupos. La mayor parte de los extremófilos son microrganismos, hay archaeas (arqueobacterias), procariotas (bacterias) y eucariotas. Su pequeño tamaño y el hecho de que su metabolismo es muy adaptable ha permitido que colonicen ambientes que son mortales para seres pluricelulares. Aunque hay que señalar que también hay organismos pluricelulares, sobre todo entre los barófilos.

 Hablar de vida es abarcar un sinnúmero de organismos diversos y distintos. Millones y millones de seres que se encuentran distribuidos en diferentes partes de la Tierra.  No todos los organismos vivientes habitan en un mismo lugar, ni dependen de las mismas condiciones físicas. Cada uno necesita de ambientes determinados para poder realizar sus funciones básicas.  Así que pueden existir rastros de vida en los lugares más recónditos e inesperados. Lugares en los que cualquier otro ser  vivo no podría sobrevivir.  Por último, cabe destacar un proceso fundamental en estos organismos extremófilos: La Adaptación, pues ésta les permite adecuarse al ambiente, y poder desarrollarse y vivir.

7 comentarios:

  1. Excelente artículo! Muy clarificador del tipo de extremofilos existentes.
    Gracias!
    Fran

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  2. Hola, Verónica quisiera felicitarte por este excelente blog que haces y por esta información tan completa. Este tema tiene algo muy curioso y es que permite estudiar organismos con señales extraterrestres, por ejemplo las magnetotacticas conservan isotopos del Fe60, restos de una supernova vista por 1500, etc.

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    1. Muchas gracias!!!

      Mañana posiblemente se publicará el siguiente capítulo.

      Un saludo!

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  3. ¿Cómo se clasifican los archeae o extremófilos?
    es para una tarea:(

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    1. Existen varias clasificaciones. Recogí una de ellas en este artículo. Puedes encontrar otras en la red basadas en la estructura de estos pequeños seres. Yo los clasifiqué según los medios en los que viven.

      Un saludo!

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  4. Hola! Muy bueno tu trabajo. La estoy ayudando a mi hija a hacer un trabajo sobre extremófilos y tu clasificación vino muy bien. Una pregunta que le hacen es ¿De qué manera la existencia de los extremófilos apoya la teoría de la panspermia? Después de mucho leer entre las dos, mi hija contesta: Porque las condiciones extremas en las que viven los extremófilos se asemejan a las condiciones que hay en el espacio. ¿Te parece que está bien? Muchas gracias y disculpame el atrevimiento, pero es difícil encontrar gente que sepa del tema para consultarle. Saludos.

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    1. La existencia de los extremófilos no es una prueba definitiva de que la teoría de la Pansermia sea cierta. Pero sí que la apoya, ya que para que pueda sobrevivir un microorganismo en el espacio, éste debe ser capaz de soportar condiciones muy duras o extremas. Y los extremófilos pueden hacerlo. Pero, cuidado, no todos los extremófilos pueden soportar las condiciones del espacio vacío. Unos están adaptados a vivir bajo grandes presiones, otros en mundos muy alcalinos, etc,...Por ello decir que las condiciones en las que viven los extremófilos se asemejan a las condiciones del espacio no es cierto. Lo correcto sería: porque algunos extremófilos, por ejemplo los tardígrados, han demostrado que pueden vivir bajo las condiciones que se presentan en el espacio.

      Es un placer poder ayudarte.

      Un saludo!!!!

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