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

En nuestro cuerpo habitan más de 80 hongos diferentes

La superficie de nuestro cuerpo contiene multitud de ambientes idóneos para que crezcan diversas especies de microorganismosque desempeñan un papel fundamental en nuestra salud. Ahora, un equipo de científicos del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano y del Instituto Nacional del Cáncer (EEUU) ha elaborado el primer mapa de los hongos que habitan en nuestra piel.
Los investigadores secuenciaron el ADN de 14 sitios diferentes del cuerpo de diez individuos sanos, lo que generó más de 5 millones de marcadores genéticos. Esto supone, según los autores, que en nuestro cuerpo hay hasta 80 tipos de hongos distintos, que además se reparten por el mismo de firma diferenciada. En concreto, los talones, las uñas y los dedos de los pies son los ecosistemas más diversos, mientras que la cabeza y el tronco alojan menos variedad fúngica, entre dos y diez géneros. Otro resultado sorprendente es que las manos, que son hogar de muchos tipos de bacterias, albergan poca diversidad de hongos. 
“Los hongos en los pies de las personas sanas son más diversos que en los brazos, la cabeza y el tronco. Estos hallazgos ayudarán a orientar la futura investigación sobre el papel de los hongos y las bacterias en la piel”, ha explicado a SINC Heidi Kong, una de las autoras del estudio que se publica en la revista Nature. La definición de las poblaciones de hongos en la piel facilitará las investigaciones sobre las enfermedades dermatológicas que causan estos organismos. 

Aparecen en Dinópolis dos nuevas especies de cocodrilos fósiles

En la localidad de Ariño (Teruel) se encuentra uno de los yacimientos paleontológicos más importantes de nuestro país, y en él se han localizado fósiles de dinosaurios y otros organismos que habitaron la zona hace entre 113 y 100 millones de años. Ahora, la Fundación Conjunto Paleontológico de Teruel-Dinópolis ha presentado dos nuevas especies de cocodrilo que han sido descritas gracias a los fósiles del yacimiento.

Hasta la fecha, los paleontólogos han recuperado ya casi 6.000 huesos fósiles pertenecientes al piso Albiense del Cretácico Inferior, entre los cuales figuraban más de 1.500 huesos de cocodrilos. Gracias a una serie de cráneos bastante bien conservados, los científicos han podido identificar las dos nuevas especies, que se describen con detalle en un artículo que aparecerá en el próximo número de la revista Spanish Journal of Palaeontology. Además, uno de los cráneos será expuesto para los visitantes de Dinópolis.

Estos datos incrementan la información obtenida hasta ahora acerca de los organismos que habitaron la zona, en la que ya se han identificado restos de diversos tipos de dinosaurios como ornitópodos, tireóforos y terópodos. Además, se ha recuperado material de tortugas y cocodrilos, peces -tanto óseos como cartilaginosos- y diversos tipos de plantas e invertebrados.

Cuanto más inteligentes, más selectivos

Los más inteligentes son más lentos a la hora de determinar en qué dirección se mueven objetos grandes. Es la conclusión a la que han llegado científicos de la Universidad de Rochester al aplicar simple test visual a personas con diferente cociente intelectual (CI). Eso sí, los más listos también son mucho mejores cuando se trata de objetos pequeños.
Aunque a simple vista resulte difícil de entender, estaincapacidad de percibir imágenes grandes en movimiento tiene una explicación lógica. Se relaciona con la habilidad del cerebro para suprimir la información de fondo, no importante, y así centrarse en los detalles relevantes. “Nuestro resultado subraya el hecho de que una inteligencia elevada es simplemente el reflejo de un procesamiento cerebral eficiente y efectivo”, explica Duje Tadin, autor principal del estudio publicado hoy en Current Biology, en declaraciones a Agencia SINC. 
El cerebro es incapaz de procesar la inmensa cantidad de estímulos que le llegan desde los sentidos. “Como estamos limitados en la cantidad de información que podemos procesar, lo segundo mejor que se puede hacer es ser selectivo” indica Tadin. En la mayoría de las situaciones de la vida cotidiana –por ejemplo, al ir en coche, andando o, simplemente, al mover los ojos por una habitación–, el movimiento de fondo es menos importante que el de los objetos pequeños. El test indicó que las personas con alto CI no solamente son más rápidas al procesar la información importante, sino que son mejores al suprimir la irrelevante.
En el estudio, los participantes observaron un vídeo con secuencias cortas de barras blancas y negras de diferentes tamaños moviéndose en la pantalla, y se les pidió que indicaran la dirección del movimiento. Como se esperaba, la identificación del movimiento de las barras grandes fue peor que la de las pequeñas en todos los individuos. Pero, para sorpresa de los investigadores, los voluntarios con un alto CI lo hicieron mucho peor.
Los resultados del test mostraron una correlación de hasta el 71% entre poseer un elevado CI y una buena capacidad para filtrar la información. “Este vínculo entre supresión visual del movimiento de fondo e inteligencia proporciona una pista para buscar qué es diferente en el procesamiento neural, en la neuroquímica y en los neurotransmisores de la gente con alto cociente intelectual”, remarca Tadin.

Descifrado el genoma del celacanto, un fósil viviente

Un equipo internacional de investigadores hadescifrado el genoma de una criatura cuya historia evolutiva es a la vez enigmática y esclarecedora: el celacanto africano. Este habitante de cuevas marinas, que mide 1,5 metros de largo, se creía extinguido hasta que en 1938 se encontró un ejemplar vivo frente a las costas de África.

Desde entonces, los científicos no han parado de hacerse preguntas sobre estos peces de aspecto primitivo, popularmente apodados como "fósiles vivientes". Sobre todo porque llama la atención que los celacantos de hoy se parezcan tanto a los esqueletos fosilizados de sus antepasados de hace más de 300 millones de años. Su genoma, que acaba de ser secuenciado por en el Instituto Broad del MIT y Harvard (EE UU), and analyzed by an international consortium of experts., confirma que los genes evolucionan más lentamente en este animal que en otros organismos, y eso explica por qué apenas ha cambiado su apariencia, tal y como publica esta semana la revista Nature.

Los investigadores suponen que este lento ritmo de cambio puede ser debido a que los celacantos apenas han tenido que adaptarse: viven principalmente fuera de la costa de África oriental (y una segunda especie de celacanto vive en la costa de Indonesia), a unas profundidades que sufrido pocas modificaciones en los últimos milenios.

"Todavía quedan unos pocos lugares en nuestro planeta donde los organismos no tienen que cambiar para sobrevivir, y el océano profundo es uno de ellos", puntualiza Kerstin Lindblad-Toh, coautor del trabajo. "Probablemente los celacantos están muy especializados para un entorno extremo y muy específico, pero que no cambia", añade.

El salto del océano a la tierra firme

Por otro lado, los celacantos poseen algunas características que resultan extrañamente similares a las observadas en la fauna terrestre, incluyendo aletas lobuladas, que se asemejan a las extremidades de los animales terrestres de cuatro patas, conocidos como tetrápodos. Los científicos sospechan que, probablemente, una especie de pez de aleta lobulada ancestral dio lugar a las primeras criaturas de anfibios de cuatro patas que abandonaron el agua para ocupar la tierra firme, pero hasta ahora no se ha podido determinar si el celacanto es el candidato más probable.

En cualquier caso, las cerca de 3.000 millones de "letras" de ADN del genoma del celacanto, comparable en longitud al humano, aportan información muy valiosa sobre los cambios genéticos que permitieron el florecimiento de los tetrápodos en la tierra. Así por ejemplo, muchos de los cambios identificados en el genoma afectaron a genes implicados en la percepción del olor y la detección de olores en el aire. También hubo cambios significativos en el sistema inmune, posiblemente para responder a nuevos patógenos encontrados en tierra, y surgieron nuevas regiones genéticas claves que podrían haber sido "reclutadas evolutivamente" para formar las extremidades de los tetrápodos, los dedos de manos y pies, y la placenta de los mamíferos. 
"Esto es solo el primero de muchos análisis acerca de lo que el celacanto puede enseñarnos sobre la aparición de los vertebrados terrestres, incluidos los humanos", concluyen los autores.

La circuncisión altera el microbioma del pene y protege frente al virus del sida

La circuncisión altera drásticamente el microbioma del pene, unos cambios que podrían explicar por qué esta práctica ofrece protección contra el VIH y otras infecciones virales. Es lo que se deduce de un estudio que acaba de publicar mBio, revista de acceso abierto de la Sociedad Americana de Microbiología.

Los investigadores analizaron los efectos de la circuncisión masculina adulta en los tipos de bacterias que viven bajo el prepucio antes y después de la circuncisión. Un año después de la cirugía, la carga total de bacterias en esta zona se había reducido significativamente. En general se redujo la prevalencia de bacterias anaeróbicas, que prosperan en lugares con oxígeno limitado, a la vez queaumentó ligeramente el número de algunas bacterias aerobias, que necesitan oxígeno.

"Es como deshacer una roca y ver el cambio en los ecosistemas: se ha retirado el prepucio y está aumentando la cantidad de oxígeno y disminuyendo la humedad, es decir, estamos cambiando el ecosistema", explica Lance Price, coautor del trabajo e investigador del Instituto de Investigación en Genómica Translacional (Tgen) de Flagstaff, en Arizona (EE UU). Los ensayos controlados aleatorios indican que la circuncisión reduce el riesgo de infección por VIH en hombres en entre un 50 y un 60 por ciento y rebaja las posibilidades de infección por el virus del papiloma humano (VPH) y el virus del herpes simple de tipo 2, pero la biología detrás de estos beneficios no se comprende del todo. Podría ser que la anatomía del pene circuncidado ayude a prevenir la infección, o podría ser que los cambios en el microbioma confieren protección, o incluso una combinación de los dos.

A partir de muestras de frotis de un gran ensayo de circuncisión en Uganda, Price y sus colegas compararon las muestras de los hombres no circuncidados con las de hombres circuncidados que se tomaron tanto antes del procedimiento como transcurrido un año. Al principio, la microbiota de los dos grupos de hombres era comparable. Pero un año después de su operación, la carga bacteriana en los individuos circuncidados era mucho mayor que en el resto. Algunos de estos organismos que disminuyeron podría ser causantes de inflamación, y su ausencia evitaría que se contraigan ciertas enfermedades.

5 beneficios de comer pimientos rojos

1. Son ricos en licopeno, un pigmento vegetal natural del grupo de los carotenoides, con propiedades antioxidantes, que según demuestran varios estudios científicos recientes protege a las células del estrés oxidativo y previene el cáncer de próstata.
2. Las personas con anemia pueden beneficiarse considerablemente del consumo de pimientos rojos, según un trabajo que publicaba The American Journal of Clinical Nutrition. Gracias a su alto contenido envitamina C, esta verdura favorece la absorción del hierro de los alimentos en el tubo digestivo.
3. Los pimientos rojos contienen vitamina B6 y magnesio. Y esta combinación reduce la ansiedad y el insomnio. Además, la vitamina B6 es un diurético natural, por lo que incluir este alimento en la dieta contribuye a evitar la hipertensión.
4. Por su contenido en betacarotenos, capsantina, quercitina y luteolina, los pimientos rojos previenen el colesterol "malo", tal y como revelaba un estudio dado a conocer en Journal of Food Science.
5. A esto se suma que una dieta rica en luteolina reduce la inflamación relacionada con la edad en el cerebro y los déficits de memoria vinculados al envejecimiento, tal y como aparecía publicado en la revista Journal of Nutrition.