Coco y Fran en la Antártida

Coco y Fran en la Antártida

En nuestra tercera tira publicada en Sem@foro, Coco y Fran acompañan a Ancianobacteria a la Antártida. Mientras buscan a la abominable bacteria de las nieves,  conocerán el trabajo de los microorganismos del tapete bacteriano.

GUIÓN E ILUSTRACIÓN: Alejandro Rodríguez Juele y Nicolás Peruzzo.

MATERIAL CIENTÍFICO/TÉCNICO:   Gastón Azziz y Valentina Carrasco.

 

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La Antártida como ambiente para los microorganismos

El continente antártico es considerado el más extremo de los continentes en cuanto a las condiciones ambientales que presenta. Los organismos que viven en él deben lidiar con factores ambientales que generalmente consideramos “no óptimos”, es por ello que cuentan con adaptaciones especiales que los preparan para soportar (y hasta preferir) estas condiciones.

Debido a su posición geográfica, centrada en el polo sur, y a la presencia de la corriente marítima llamada “circumpolar antártica” que la aísla térmicamente, las temperaturas en el continente son extremadamente bajas. La península Antártica y sus islas asociadas componen la Antártida Marítima, que es la región más cálida del continente. En el verano austral tiene temperaturas que oscilan entre los -5 °C y 4 °C aproximadamente y amplias zonas quedan momentáneamente libres de hielo. Se forman escorrentías y cañadas estivales producto del deshielo y estos lugares dan lugar a una interesante vida microbiana. A lo largo del verano, en estos cursos de agua se forma una comunidad estratificada de microorganismos que se denomina “tapetes microbianos”. Estos tapetes forman tal cual una especie de “alfombra” donde se alojan, en su capa más superficial, algas verdes, diatomeas y cianobacterias. Estos microorganismos fotosintetizan compuestos orgánicos que sirven de alimento a otros que comienzan a proliferar en su vecindad (particularmente por debajo de ellos), formando el tapete. De esta manera, gracias a la acción de los fotosintetizadores, que funcionan como productores primarios, se genera una comunidad multiespecífica.

El factor ambiental extremo más fácilmente apreciable es la temperatura, aunque no es el único. Las bajas temperaturas tienen varias consecuencias en los seres vivos y particularmente en los microorganismos. 

Debido a su tamaño, los microorganismos son excesivamente influenciados por la temperatura del ambiente, ya que no son capaces de regular la temperatura de sus células, sino que simplemente quedan a la merced de la temperatura ambiente.

Uno de los principales problemas al que los expone el frío es la fluidez de sus membranas. Para poder funcionar bien, las membranas deben mantener un estado fluido que permita, entre otras cosas, la traslocación de nutrientes. A bajas temperaturas, la membrana tiende a perder fluidez, imaginen, por ejemplo, la manteca, afuera de la heladera tiene una consistencia que se vuelve bastante más sólida si la ponemos a 4 °C en la heladera. Entonces lo que hacen los microorganismos para mantener sus membranas fluidas es enriquecerlas en ácidos grasos insaturados, lo que permite, por una cuestión estructural, que la membrana no se “empaquete” y siga siendo fluida a temperaturas bajas. Volviendo al ejemplo culinario, los aceites se mantienen más fluidos que la manteca o las grasas a bajas temperaturas, básicamente por lo mismo. La contrapartida de esto es que estas membranas no soportan temperaturas que nosotros consideramos “medias” o “normales” y se desintegran como si estuvieran soportando altas temperaturas cuando apenas hace 25 o 30 °C.

Los microorganismos adaptados a las condiciones de bajas temperaturas se denominan “psicrófilos” que quiere decir amantes del frío, también existen los “psicrotolerantes” que no aman el frío, en el sentido de que no lo prefieren y crecen mejor en temperaturas medias, pero son capaces de soportarlo. Las enzimas de estos microorganismos están adaptadas a llevar a cabo sus funciones y a catalizar reacciones a bajas temperaturas. Pero a pesar de estas adaptaciones, la vida en temperaturas bajas siempre es más lenta, debido a la poca agitación térmica que promueven estas temperaturas, y eso determina que los psicrófilos siempre tengan una tasa de crecimiento más lenta que los otros microorganismos, incluso cuando están en sus condiciones óptimas. Pueden llegar a tardar semanas en crecer en el laboratorio.

Pero no solamente el frío hace de la Antártida un lugar difícil para vivir. Este continente también está sujeto a una intensa radiación UV, debido al adelgazamiento de la capa de ozono, y la presencia de tanto “blanco” no hace las cosas más fáciles. Como consecuencia, muchos microorganismos antárticos son productores de pigmentos, que utilizan para atraer hacia sí los rayos de luz UV y desviarlos del ADN (evitando así el origen de mutaciones que podrían ser peligrosas). Interesantemente, estos pigmentos pueden ser utilizados por las industrias farmacéuticas, cosméticas e incluso alimentarias. Curiosamente, los carotenoides son un tipo de pigmento que cumplen un doble rol en los microorganismos antárticos, protegen el ADN, pero también aumentan la fluidez de las membranas plasmáticas, bajo estrés por frío. También, pueden tener actividad antioxidante, actuar como antibióticos (modulando la comunidad microbiana presente) y cosechar luz solar incrementando tanto la temperatura como la eficiencia de la fotosíntesis. Ésta última propiedad se ha podido explotar al momento de la fabricación de celdas solares, en las que se utilizan los pigmentos extraídos de bacterias como fotosensibilizadores que pueden captar los fotones de la luz, excitar electrones y transferirlos entre los electrodos del circuito, teniendo como resultado la generación de una corriente eléctrica. Es posible, al trabajar con bacterias antárticas, obtener una placa de petri con bacterias de distintos colores, más diversos quizás que los que obtengamos de trabajar en otros ambientes.

En la Antártida continental, las condiciones ambientales son aún más extremas que en la Antártida marítima por lo que el principal refugio para la vida y su desarrollo lo constituyen las rocas. Aunque se vean como algo inerte y rígido, el interior de las rocas provee de un microclima apropiado para el desarrollo de la vida en la medida que amortigua las severas condiciones externas. La colonización de las rocas va a estar dada por su biorreceptividad, es decir, su aptitud o potencial de ser colonizado por organismos vivos (llamados litobiontes: lithos: roca, bionte: ser vivo), dónde y cómo son colonizadas, de acuerdo a las características del material como ser la composición mineral, la estructura de sus poros, la permeabilidad y capacidad de retener agua, en conjunto con las condiciones ambientales apropiadas de disponibilidad de agua, temperatura, luz, pH, exposición al clima y nutrientes.

Los litobiontes epilitos se localizan en la superficie de la roca, mientras que los hipolitos debajo de ésta. Los organismos que colonizan el interior de las rocas son llamados endolitos. Dentro de los endolitos se encuentran los que habitan los poros (criptoendolitos) los que viven entre las grietas/fisuras (casmoendolitos) y los que se encuentran en los espacios inferiores de la roca que no están en contacto con el suelo (hipoendolitos). Existe otra clasificación no estructural, sino más bien funcional, que distingue a los organismos que son capaces de contribuir a la formación de roca (autoendolitos) y a los que penetran/perforan activamente el sustrato rocoso (euendolitos). 

 

Los sustratos líticos están en todos los ecosistemas y constituyen un nexo entre la geología y la biología. Los organismos pueden asociarse al sustrato rocoso y alterarlo, directa o indirectamente, a través de la deposición de sustancias que terminan constituyendo la roca (como lo hacen los microorganismos autoendolitos), o mediante un desgaste biótico que deteriora la roca (biodeterioro).

Diferentes estados fisiológicos pueden verse dentro de una misma roca. Por los cambios en las condiciones ambientales, la vida y la muerte, la extinción y la fosilización de microorganismos son fenómenos comunes.

Las alteraciones geomicrobiológicas nos brindan firmas biológicas que se mantienen en el registro biológico (fósiles) y que nos pueden dar pistas acerca de la historia de la vida en la Tierra y de los límites de ésta. De hecho, los Valles Secos de McMurdo (Antártida) son considerados el análogo terrestre del ambiente marciano y por esto, se hipotetizado acerca de la posibilidad de vida en otros lugares del sistema solar, ya que si las rocas proveen un ambiente propicio para el desarrollo de la vida bajo las condiciones más hostiles, es viable que sean un buen sitio por dónde empezar a buscar vida.