Extremófilos: las fronteras de la supervivencia

Primer 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.

1) Introducción.

Los extremófilos son microorganismos que viven en condiciones extremas. La propia palabra extremófilo, procede el griego y significa "amante de lo extremo".

Estos organismos habitan en ambientes tan hostiles que hace tan sólo unos años se ha desarrollado el interés por su estudio. Anteriormente se creía que la vida en estas condiciones era prácticamente imposible. Es como si una vez iniciada la vida, ésta sea capaz de adaptarse a casi cualquier nicho húmedo.

En la astrobiología, el estudio de los extremófilos tienen gran importancia, pues los científicos han descubierto que algunos de estos organismos reunen las condiciones necesarias como para poder sobrevivir en determinados ambientes extraterrestres.

2) Las fronteras de la supervivencia.

El funcionamiento de la biología celular se ve afectado por tres parámetros: la temperatura, la acidez y la salinidad. Los diferentes organismos sobreviven bajo distintos rangos de estas condiciones

a) La temperatura.

Sabemos que la vida precisa de agua líquida. Por ello, los límites de la supervivencia están determinados por la congelación del agua y por la transformación de ésta en vapor. Pero hay otros factores, a parte de la temperatura, que alteran el punto de congelación y el punto de ebullición del agua. Por ejemplo, las bolsas de agua salada inmersas en hielo sólido, pueden mantenerse líquidas hasta los -20ºC. Y el agua en las zonas más profundas del océano sólo empiezan a hervir a 400ºC.

Aunque la supervivencia a bajas temperaturas no suele plantear problemas, existen ciertos factores que delimitan el desarrollo y la actividad de las células. El mayor problema que hay que salvar a bajas temperaturas es que las proteínas de las células, sobre todo las enzimas, se tornan muy rígidas. Para superar este contratiempo, estas células adaptadas a estos ambientes han desarrollado enzimas con enlaces mucho más endebles, lo que permite mantener el metabolismo de la célula a  muy bajas temperaturas. El incoveniente, es que esta adaptación les ha provocado que a tan sólo 20ºC, estas bacteria empiecen a cocerse.

En cambio, los organismos amantes del calor, se enfrentan al problema contrario. Sus enzimas han evolucionado hasta desarrollar enlaces adicionales para no deshacerse en pedazos con las altas temperaturas.

b) La acidez.

La acidez se evalúa con la escala pH, que mide la concentración de protones en una disolución. La escala de pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución) y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (cuando el disolvente es agua).

Las concentraciones de protones son un mecanismo fundamental que emplean las células para transformar energía.

Si el pH es muy bajo, los enlaces de las proteínas se pueden ver alterados. Para protegerse, las bacterias adaptadas a estos entornos insertan más aminoácidos en sus proteínas para mantener su estructura. Pero si el ambiente es muy básico, los organismos se enfrentan a condiciones muy bajas de iones de hidrógeno, por lo que han aprendido a apropiarse de ellos para su supervivencia.

c) La salinidad.

En el agua pura sobreviven una gran cantidad de organismos. Pero en un entorno salino, las células se encuentran con la dificultad de que en el ambiente en el que se encuentran, la diferencia de concentración del agua entre el interior y el exterior de la célula es muy diferente. 

Se llama ósmosis al proceso por el que el agua tiende a migrar a las regiones con mayor concentración de solutos, es decir, de la más diluida a la menos diluida. Por ello, las células que viven en ambientes salinos corren el riesgo de que todo el agua de  su interior se desplace al exterior. Para evitarlo, bombean el sodio, lo que previene que tengan una alta salinidad en su estructura, lo que provocaría una desnaturalización de las proteínas.

Continuara con los siguientes artículos:

-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