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Explorando los límites de la supervivencia
Alberto González Fairén
La actividad del ADN y la actividad metabólica potencial de microorganismos que vivieron hace millones de años, preservados en los hielos más antiguos de la Tierra, permite extraer conclusiones sobre la evolución de las comunidades microbianas en los océanos y sobre el transporte de vida entre planetas.
l ADN de organismos que estuvieron vivos hace cientos de miles o millones de años, congelado en el hielo, puede volver a estar activo una vez que se funden los glaciares en los que se encuentra atrapado. Hasta ahora, se desconocía si el ADN de microorganismos atrapados en el hielo podía reactivarse de alguna forma, o incluso por cuánto tiempo podían ser viables las propias células después de ser congeladas. Un equipo liderado por Kay Bidle, de Rutgers, ha extraído muestras de hielo de la Antártida de edades comprendidas entre 100.000 y 8 millones de años, y las han fundido, para estudiar los microorganismos atrapados en su interior. Los hielos fueron obtenidos de los Valles Secos de Mullins y Beacon, en las Montañas Transantárticas (Figura 1). La elección de los glaciares antárticos como lugar de estudio estuvo motivada por ser las regiones polares las zonas de la Tierra que preservan el hielo más antiguo. En realidad, la mayor parte del hielo formado en la Antártida durante los últimos 34 millones de años se ha perdido en los océanos, aunque pequeñas bolsas de hielo perviven en los Valles Secos, formando el material congelado más antiguo conocido sobre la Tierra. Además, son áreas sometidas a una mayor intensidad de radiación cósmica que el resto del planeta, y es esta radiación la que provoca rupturas en el ADN a través del tiempo geológico (Figura 2), daños que la mayoría de los organismos no pueden reparar.
Valles de Mullins y Beacon
Figura 1: Localización geográfica de los valles de Mullins y Beacon. Los números del 1 al 7 indican los lugares donde se extrajo el hielo. (Bidle et al., 2007)
ADN
Figura 2: Radiación cósmica de alta energía dañando el ADN. (NASA/OBPR)
Los resultados han permitido comprobar que hay una mayor densidad de microorganismos en el hielo moderno que en el antiguo. Para crecer las muestras en laboratorio, se incorporaron sustratos marcados radiactivamente en el medio de cultivo. Las reconstrucciones basadas en el análisis del ADN ribosómico 16S sugieren una muy baja diversidad biológica fuera cual fuese la edad de las muestras. Pero la diferencia fundamental radica en que las provenientes de hielos jóvenes ofrecen resultados muy pronto: es sencillo aislar colonias bacterianas y cultivarlas, y su tiempo medio de duplicación es de dos días. Sin embargo, las muestras de hielos antiguos crecen muy despacio, con tasas de duplicación que llegan a los 70 días. Además, su ADN está muy deteriorado, exhibiendo una degradación exponencial a partir de 1.1 millones de años, lo que demarca un límite temporal para la preservación geológica de microorganismos en el hielo. De hecho, el tamaño medio del ADN recuperado de los hielos antárticos es de 210 pares de bases, cuando el tamaño medio de los genomas bacterianos es de 3 millones de pares de bases.

Estos resultados permiten aventurar conclusiones relevantes acerca de la influencia del material biológico preservado en los hielos sobre la vida en los océanos. Durante los periodos de la historia de la Tierra en los que las temperaturas en los polos promovieran un fundido masivo de los hielos, un gran número de genes y de microorganismos antiguos atrapados en los glaciares serían liberados a los océanos (Figura 3). Numerosos estudios han comenzado a avalar la posibilidad de transferencia horizontal de genes entre microorganismos, esto es, que un microorganismo sea capaz de incorporar y utilizar material genético de otro. Es cierto que la mayoría del hielo antártico contiene ADN de edad inferior a 1 millón de años, cuya aparición en los océanos tendría un significado relativo para las comunidades microbianas que los habitaran en esos momentos. Pero los materiales atrapados en hielos de 8 millones de años contienen igualmente información genética identificable, capaz de ser incorporada y utilizada por bacterias modernas y así tener influencia determinante sobre el contenido y la estructura de los genomas de las poblaciones de microorganismos actuales. En definitiva, los materiales genéticos atrapados en hielos antiguos podrían estar controlando la velocidad de la evolución microbiana contemporánea.
Glaciar en Svalbard
Figura 3: Glaciar en Svalbard desembocando en el océano. (M. Fabian)
Asimismo, estos resultados tienen consecuencias inmediatas en el análisis del posible transporte de vida entre planetas: aunque es posible la preservación de microorganismos y de su material genético en el interior de cometas o meteoritos para ser transportados entre los mundos del Sistema Solar (Figura 4), la contaminación biológica de la Tierra por medio de materiales externos al Sistema Solar parece muy poco probable, ya que requeriría tiempos de transporte muy superiores a los de preservación biológica.
El cometa C2000 RX14
Figura 4: El cometa C2000 RX14. (S. Kent) Click para ampliar!
 
 
San Francisco (California), EEUU, 05 de Diciembre de 2007.
 
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