Investigación financiada por la NASA descubre vida compleja que desafía un calor récord
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Científicos financiados por la NASA han descubierto un organismo que vive a temperaturas extremas, condiciones que antes se consideraban imposibles para las formas de vida complejas. Las altas temperaturas pueden causar la destrucción de componentes celulares esenciales, lo cual representa un gran problema para las células que poseen estructuras complejas, como un núcleo que contiene […] The post Investigación financiada por la NASA descubre vida compleja que desafía un calor récord appeared first on NASA Ciencia .
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Científicos financiados por la NASA han descubierto un organismo que vive a temperaturas extremas, condiciones que antes se consideraban imposibles para las formas de vida complejas. Las altas temperaturas pueden causar la destrucción de componentes celulares esenciales, lo cual representa un gran problema para las células que poseen estructuras complejas, como un núcleo que contiene información genética delicada.
En las aguas cálidas del Parque Nacional Volcánico Lassen, en California, un equipo de científicos observó una ameba capaz de reproducirse por división a una sorprendente temperatura de 63 grados Celsius (145 grados Fahrenheit), estableciendo así un récord del límite superior de temperatura para todos los eucariotas conocidos. La Incendiamoeba cascadensis , también conocida como ameba de fuego, deja de reproducirse por encima de los 63 grados centígrados, pero permanece activa y se desplaza en busca de alimento a temperaturas de hasta 64 grados centígrados (147 Fahrenheit). El límite previo para los eucariotas, establecido en 60 grados Celsius (140 Fahrenheit), correspondía a unas pocas especies de hongos y algas rojas. Los resultados fueron publicados el martes en la revista científica Cell .
Desde hace mucho tiempo, los astrobiólogos han estudiado los límites de la supervivencia de la vida en la Tierra para determinar cómo podrían vivir los organismos en otros mundos, como Marte, donde las condiciones son menos hospitalarias que en nuestro planeta natal. Los organismos que sobreviven en los límites de la habitabilidad —soportando temperaturas y niveles de pH extremos, radiación y otras condiciones ambientales adversas— se conocen como extremófilos. Estudiarlos ayuda a los científicos a comprender de qué es capaz la vida tal como la conocemos. Además, los extremófilos producen proteínas únicas que pueden tener aplicaciones prometedoras en biotecnología, abarcando desde usos industriales hasta la medicina.
Las investigaciones anteriores sobre extremófilos se han centrado principalmente en las bacterias y arqueas unicelulares. El nuevo estudio demuestra que las células más complejas de los eucariotas podrían ser más resistentes de lo que se pensaba y que incluso estas podrían ayudar a los científicos a identificar los lugares del universo donde la vida compleja podría sobrevivir.
La vida en la Tierra se divide, en términos generales, en dos categorías: procariotas y eucariotas. Los procariotas son organismos unicelulares que carecen de núcleo y de orgánulos unidos a la membrana en el interior de su única célula. Esto significa que poseen menos “maquinaria” celular susceptible de sufrir daños debido a las condiciones extremas, como calor abrasador, frío intenso, acidez corrosiva o radiación nociva.
Los organismos que viven en condiciones de calor extremo se conocen como termófilos. Para ser un verdadero termófilo “amante del calor”, este debe ser capaz de replicarse, moverse, alimentarse y sobrevivir a temperaturas por encima de los 45 grados centígrados (113 grados Fahrenheit).
Entre los procariotas se incluyen las bacterias y arqueas; las arqueas son especialmente capaces de sobrevivir en condiciones extremas. Debido a su relativa simplicidad, la comunidad científica también cree que los procariotas fueron las primeras formas de vida que aparecieron en la Tierra, hace miles de millones de años, cuando el entorno de nuestro planeta era mucho más inhóspito de lo que es hoy en día.
Los eucariotas son organismos más complejos que se cree que evolucionaron más tarde en la historia de la vida en la Tierra. Estos organismos tienen en su interior un núcleo celular diferenciado que contiene información genética delicada. Asimismo, los eucariotas contienen orgánulos delimitados por la membrana, como las mitocondrias y el retículo endoplasmático. Estos orgánulos funcionan como máquinas celulares en miniatura que cumplen funciones específicas. El grupo de los eucariotas abarca una gran diversidad de formas de vida, desde algas unicelulares hasta organismos pluricelulares como las plantas y los seres humanos.
Las altas temperaturas conducen a la descomposición de las proteínas y otras biomoléculas que las células vivas necesitan para funcionar. El calor también puede causar la desintegración de las membranas, destruyendo así las células. Se había sugerido que las membranas de los orgánulos en los eucariotas no podían mantenerse estables por encima de 62 grados Celsius (144 grados Fahrenheit). El descubrimiento de la I. cascadensis demuestra que esa suposición es errónea.
“En parte, es posible que los estudios sobre eucariotas se hayan visto limitados debido a algunas suposiciones sobre la estabilidad de la membrana”, dice Beryl Rappaport, estudiante de posgrado de la Universidad de Syracuse y autora principal del estudio. “Esperamos que el descubrimiento de la I. cascadensis anime a otros científicos a seguir buscando eucariotas que prosperen a altas temperaturas”.
El equipo secuenció el genoma de I. cascadensis y estudió la expresión de los genes a diversas temperaturas. Identificaron numerosos genes que ayudan a la ameba a estabilizar el ADN y a protegerlo de la degradación. Otros genes permiten a los organismos percibir el entorno externo. A temperaturas elevadas, también aumentó la expresión de ciertos genes, incluidos aquellos que intervienen en el mantenimiento del plegamiento de proteínas.
“Logramos descubrir muchas estrategias que podrían ayudar a la I. cascadensis a sobrevivir a las altas temperaturas, y algunas de estas estrategias podrían ser utilizadas por los organismos termófilos en todos los dominios de la vida”, dice Rappaport. “Por ejemplo, algunas proteínas de la I. cascadensis tienen una elevada carga superficial positiva que podría contribuir a mantenerlas estables. Estas cargas proteicas son similares a las observadas en bacterias y arqueas termófilas”.
El equipo también comparó información genética proveniente de otros estudios llevados a cabo en diferentes lugares del mundo. En este conjunto de datos, hallaron fragmentos de ADN similares en muestras geotérmicas de lugares como Nueva Zelanda y el Parque Nacional de Yellowstone. Esto sugiere que podría haber otras amebas termófilas relacionadas con la I. cascadensis que habitan diversas partes del planeta y están a la espera de ser descubiertas.
La Tierra es el único planeta que conocemos que alberga vida. Para que la vida tal como la conocemos sobreviva en otros planetas del sistema solar, o más allá, los organismos tendrían que adaptarse a condiciones ambientales muy diferentes de las que encontramos aquí.
“El estudio de los organismos extremófilos nos ayuda a comprender mejor las limitaciones bioquímicas y fisiológicas de la vida tal como la conocemos en la Tierra”, dice Alison Olcott, científica del programa de Exobiología en la sede central de la NASA en Washington. “Esta información, a su vez, ayuda a orientar la búsqueda de vida por parte de la NASA, ya que amplía el rango de condiciones en las que consideramos que la vida podría habitar otros lugares”.
En particular, este estudio aumenta nuestra comprensión de dónde y cómo podrían persistir las formas de vida con células complejas en la Tierra y más allá.
“Encontrar eucariotas que sobrevivan en entornos de alta temperatura no solo amplía nuestra comprensión de dónde podría encontrarse vida, sino también de lo compleja que podría ser esa vida”, dice Olcott.
Sin embargo, los investigadores señalan que la supervivencia depende de muchos factores que forman parte de un ecosistema más amplio.
“Ciertamente, podría ser posible que una forma de vida compleja como la I. cascadensis sobreviviera en otro planeta, pero la Tierra es el único planeta que conocemos actualmente que reúne todos los requisitos para que la I. cascadensis prospere”, dice Rappaport. “No solo es cuestión de temperatura. Un entorno también requiere el nivel adecuado de acidez, oxígeno y presión, así como agua y alimento. La I. cascadensis no podría sobrevivir por sí sola. También necesita de otras formas de vida para subsistir”.
Para obtener más información sobre las investigaciones sobre astrobiología de la NASA, visita el sitio web (en inglés):
https://science.nasa.gov/astrobiology
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