Los extremófilos« volver

Los microorganismos extremófilos

Hasta hace no mucho se pensaba que la vida era incompatible con los ambientes extremos tales como la oscuridad absoluta, concentraciones salinas tan altas como la de la salsa de soja, lagos helados o aguas termales. Pero hoy sabemos que existen una gran cantidad de microorganismos que viven y prefieren estos ambientes, y por eso reciben el nombre de “extremófilos” (amantes de lo extremo). Se los encuentra en los lugares menos pensados: en los géiseres del fondo de los océanos, en el Mar Muerto, adentro de los volcanes o en las aguas congeladísimas de la Antártida.

La mayor parte de los extremófilos son bacterias del dominio Archea (o arquibacterias), aunque también hay muchas eubacterias y unas pocas especies de eucariontes que viven en condiciones extremas. A medida que los fueron descubriendo, los científicos comenzaron a estudiar cómo estos organismos podían lidiar con semejantes condiciones tan adversas para la vida. Así descubrieron que los extremófilos tienen enzimas y compuestos diferentes al resto de los organismos vivos, que justamente les permiten hacer lo mismo que hacen todos, pero en condiciones extremas. Esto resultó muy interesante para la industria, ya que hay procesos industriales que ocurren a altísimas temperaturas, o muy bajas, o a altas concentraciones salinas o alta alcalinidad. Por ejemplo, los detergentes en polvo tienen biocatalizadores (enzimas) que quitan las manchas en agua fría. Por su parte, la industria del cuero usa enzimas que degraden proteínas de la piel de los animales en condiciones de alta salinidad. La síntesis química de ciertos productos farmacéuticos debe realizarse a temperaturas bajísimas.

Otra aplicación de las enzimas obtenidas de los extremófilos es la investigación científica. Por ejemplo, en laboratorios de biología molecular se utilizan técnicas que requieren de enzimas estables a altas o bajas temperaturas. Un caso puntual es la técnica conocida como Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR por sus siglas en inglés), en la cual se requiere una enzima (ADN polimerasa) que tolere temperaturas tan altas como 94 ºC. Para lograrlo se utiliza la ADN polimerasa obtenida del termófiloThermus aquaticus. Tipos de organismos extremófilos:

Acidófilo: vive a pH igual o menor que 3. Alcalófilo: vive a pH igual o mayor que 9. Barófilo o piezófilo: vive en ambientes con alta presión líquida o gaseosa. Endolito: vive en espacios microscópicos en rocas. Halófilo: requiere al menos 2M de sales (NaCl) para vivir. Hipertermófilo: vive a temperaturas mayores a 80-121 °C, como los sistemas hidrotermales. Hipolito: vive dentro de las rocas de los desiertos fríos. Litoautotrofo: pueden obtener energía por reducción de compuestos minerales como la

pirita, por ejemplo. Metalotolerante: capaz de tolerar altas concentraciones de metales pesados en solución,

como cobre, cadmio, arsénico, y zinc. Oligotrofo: que puede crecer en ambientes con nutrientes limitados. Osmófilo: que puede crecer en ambientes con alta concentración de azúcares. Poliextremófilo: extremófilo para mas de una categoría. Psicrófilo o criófilo: que vive a temperaturas de 15 °C o menos. Radio-resistente: que resiste a altos niveles de radiaciones ionizantes, como UV, o radiación

nuclear. Termófilo: que vive a temperaturas entre 60 y 80 °C. Xerófilo: que puede vivir en ambientes extremadamente secos, como los desiertos.

La supervivencia de los extremófilos es posible debido a que sus células tienen componentes y propiedades particulares que les permiten mantenerse estables en el entorno en el que viven. Algunas de estas propiedades se detallan a continuación: 

• Contienen enzimas estables. Por ejemplo, los termófilos tienen enzimas que no se desnaturalizan a altas temperaturas y protegen al ADN para evitar su degradación. Estas enzimas, al igual que las que funcionan a bajas temperaturas o a pH extremos, son conocidas como extremozimas.

• La membrana celular no es una bicapa de lípidos, como en el resto de los seres vivos, sino una monocapa, con uniones químicas distintas a las de las membranas convencionales, que le otorga mayor estabilidad.

• Los que habitan en sitios muy salinos (halófilos) acumulan sales también intracelularmente, y así mantienen un equilibrio osmótico con el medio que los rodea sin deshidratarse.

• Los que habitan en glaciares acumulan solutos que impiden que se congelen (similar a la función que cumple el anticongelante en un auto).

• Los que metabolizan compuestos inorgánicos tienen enzimas que le permiten hacerlo.

Extremófilos y Genómica Si se tiene en cuenta que las características de los seres vivos están determinadas por la información genética, la propiedades particulares de los extremófilos estaría indicando alguna diferencia a nivel de sus genes. Por este motivo, estos organismos resultan de gran interés para el estudio genómico, y algunos de ellos han sido incluidos en diversos  Proyectos Genoma (ver Cuaderno Nº 55). Entre los genomas ya secuenciados se encuentran los de las especies: 

• Archaeoglobus fulgidus, metabolizadora de azufre y productora de distintos compuestos aromáticos,

• Methanococcus jannaschii, metanogénica habitante del fondo de los océanos,

• M. Thermoautotrophicum, metanogénica aislada de sitios de biodegradación. Esta última especie sirve como modelo para comprender mecanismos de biodegradación y ciclo de la materia.

• Está avanzada la secuenciación del genoma de dos arqueobacterias termofílicas que crecen entre 70 y 106ºC en profundidades volcánicas (Pyrobaculum aerophilum y Pyrococcus furiosus), que presentan el atractivo de poder proveer de enzimas que puedan ser utilizadas en procesos industriales de alta temperatura.

• Se estudió la especie Sulfolobus acidocaldarius que habita ambientes volcánicos con alto contenido en azufre, pH ácido y temperaturas de hasta 90 ºC.