«Lo esencial es invisible a los ojos»

Me tomo la licencia de tomar prestada esta frase escrita por Antoine de Saint-Exupèry en su maravillosa obra “Le petit prince”, traducida al castellano con el título de “El Principito”, para compartir una reflexión (y bueno, también una reivindicación, ¿por qué no?) sobre un tema que me compete directamente y en el que llevo casi tres décadas trabajando (al principio en solitario y ahora con Iker en nuestra productora Science into Images).

Y os preguntaréis qué es lo que quiero (queremos) reivindicar, claro.

Bueno, pues ahí va, en negrita y sin filtros, como diríamos en el ámbito audiovisual, en RAW.

La importancia de la vida microscópica.

Es muy posible que algunos de vosotros, si os habéis decidido a leer este escrito, penséis “este tío está loco”. Y seguramente no andaréis muy equivocados.

Pero dejando al margen mi estado mental, me gustaría que reflexionaseis, aunque sea solo por unos momentos, sobre esa reivindicación.

¿A qué me refiero cuando digo “vida microscópica”?

Pues empecemos como hay que empezar, por el principio, por la reflexión y los datos para reflexionar (los que os apetezca).

La vida microscópica a la que me refiero es esa vida que no podemos ver a simple vista. Esa vida formada por la multitud de seres vivos (no puede ser de otra manera) a los que nuestra capacidad visual no nos permite acceder directamente.

Pero no caigamos en el error de pensar que al no verlos no existen. Y no, aquí no vale echar mano del refranero castellano para decir “ojos que no ven, corazón que no siente”. En este caso, aunque nuestros ojos no vean, nuestro corazón, nuestros pulmones, nuestra piel y, en definitiva, todo lo que somos “nosotros”, sí siente. Es más, podríamos decir que, aunque nuestros ojos no vean, nosotros no solo sentimos, sino que necesitamos y, a veces, sufrimos.

Y os pongo tan solo dos ejemplos.

¿Habéis visto alguna vez a las diatomeas o a las cianobacterias? Es muy posible que la mayoría jamás las haya visto, puesto que para ello hace falta utilizar un microscopio. Sin embargo, más de la mitad del oxígeno de la atmósfera, sí, sí, ese que respiramos todos, lo producen ellas.

¿Habéis visto alguna vez una célula de levadura? Pues seguramente tampoco, porque también es microscópica. Pero seguro que en alguna ocasión habéis comido pan, o habéis bebido vino o cerveza. Pues debéis saber que, si lo habéis podido hacer, ha sido gracias a ellas.

Así que, por lo que parece, no los vemos, pero sí que los sentimos. Y, sobre todo, sentimos sus efectos.

Bueno, pues ahora que ya sabemos, a grandes rasgos, de qué estamos hablando, sigo con la reflexión.

Y os daré algunos datos para ponernos en contexto.

En una única gota de agua de mar se pueden encontrar hasta 10 millones de virus, 1 millón de bacterias y más de 1000 protozoos y microalgas. Parecen muchos ¿no? Pues ahora pensad en cuántas gotas de agua hay en el mar y calculad (no hace falta) la cantidad de seres vivos microscópicos que habitan en él.

Más datos.

Las bacterias son los organismos más abundantes del planeta. Se calcula que en un gramo de suelo fértil puede haber hasta 40 millones de bacterias, y cuando intentamos calcular la cantidad total de bacterias que viven en el planeta, la cifra es descomunal. Nada menos que un 5 seguido de 30 ceros (5.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000), ¡5 quintillones! (no seré yo quien les discuta a los científicos sus cálculos)

Y ahora un dato que a muchos os resultará sorprendente. El número total de bacterias que viven en nuestro propio cuerpo es 10 veces más alto que el número de nuestras propias células.

Vale, podéis pensar, está bien. Pero ¿qué nos importa a nosotros la cantidad de bacterias? ¿Acaso nos influye en algo?

Bueno, pues para que os hagáis una idea (solo una idea) resulta que sin esas bacterias que viven en nuestro cuerpo no podríamos aprovechar la mayor parte de los alimentos, nos moriríamos de hambre, aunque nos inflásemos a comer.

Y algo parecido sucede con las bacterias que viven en los diferentes medios del planeta. Ellas son, por ejemplo, las que fijan el nitrógeno atmosférico y lo ponen a disposición de las plantas. Sin ese nitrógeno fijado por las bacterias y aprovechado por las plantas, nosotros, que nos comemos tanto a las plantas como a los animales que se alimentan de ellas, tampoco dispondríamos de nitrógeno y no podríamos construir nuestras proteínas ni nuestros ácidos nucleicos. Sí, sí, nuestro ADN, nuestros genes.

Sigamos.

Los científicos (siempre los científicos, menos mal) han calculado que una bacteria como la conocida E.coli (en realidad se llama Escherichia coli), esa que es una de las más abundantes en nuestro intestino pero que, a veces, nos provoca intoxicaciones alimentarias, podría recubrir completamente la superficie del planeta en tan solo 30 horas si pudiera vivir en las condiciones adecuadas para su desarrollo. Parece una barbaridad ¿no? Y también asusta un poco, por qué no decirlo.

Y ahora pensemos. ¿Por qué no sucede eso? ¿Por qué E.coli, o cualquiera de los millones de bacterias que viven en el planeta no se adueñan de él y “nos desaparecen” a todos los demás?

Pues porque hay quien se encarga de mantenerlas a raya, de controlar el crecimiento de sus poblaciones.

¿Y quienes son esos “controladores de bacterias” a los que les debemos la vida? ¿Quiénes son esos “depredadores de bacterias”?

Pues no, no son los leones, ni los tigres, ni las ballenas azules, ni los osos polares, ni las águilas reales, ni… bueno, ni nosotros tampoco. Ni siquiera nuestros “antibióticos”, que cada vez nos protegen menos (pero eso es otra historia).

No, no son esos grandes animales, esos grandes depredadores que tanto nos gusta ver en los documentales de naturaleza que “echan por la tele” los que nos protegen de las bacterias, sino otros muchísimo más pequeños. Tan pequeños que, igual que pasa con las bacterias, son invisibles a simple vista. Solo los podemos ver si utilizamos el microscopio.

Nuestros grandes defensores son protozoos ciliados y flagelados, amebas, rotíferos, quetognatos, nematodos… Una miríada de seres a los que nunca (o casi nunca) vemos y de los que los que no trabajamos en un laboratorio no sabemos prácticamente nada. Por cierto, los nombres no me los he inventado yo.

Curioso, ¿verdad? No sabemos casi nada de los seres vivos que mayor importancia tienen para nuestras vidas.

Eso sí. Seguro que sabemos cómo era el gran oso cavernario o el tigre dientes de sable, o hasta conocemos el aspecto del gran Tyranosaurus rex o del pequeño Velociraptor mongoliensis, aunque ninguno de ellos nos acompaña ahora en el planeta y algunos de ellos no nos haya acompañado nunca porque jamás hemos coincidido. Por cierto, para los cinéfilos, los velociraptores ue aparecen en Jurasic Park, la película, no representaban a los auténticos dinosaurios del género Velociraptor, sino a otros del género Deinonychus, un poco mayores.

Y hago aquí un inciso: No, los humanos jamás convivimos con los dinosaurios. Los dinosaurios desaparecieron hace alrededor de 65 millones de años y nosotros, los integrantes del género Homo (nosotros somos la especie Homo sapiens, que significa “hombre sabio”), aparecimos hace menos de 3 millones de años.

Bueno, de  momento ya sabemos que en nuestro planeta hay muchísimas más bacterias que cualquier otro ser vivo; que no son las ballenas, ni los leones, ni cualquiera de los manidos animales utilizados como emblemas ambientales los que nos protegen de ellas y evitan que se “nos coman”; que son seres vivos microscópicos como los ciliados o los rotíferos los que mantienen a raya a las poblaciones de bacterias, y que gracias a otros seres microscópicos, como las diatomeas o las cianobacterias, disponemos de la cantidad adecuada de oxígeno en la atmósfera. Y también sabemos que nunca hemos convivido con los dinosaurios (por si acaso a alguien se le había olvidado).

Entonces, ¿por qué la mayoría de nosotros no sabemos prácticamente nada de los seres microscópicos, esos que conforman lo que hemos llamado “vida microscópica”, si son los responsables de que la vida se haya desarrollado y se mantenga en nuestro querido planeta Tierra desde hace unos 4.500 millones de años? ¿Por qué un estudiante de secundaria en nuestro país sabe más de un tiranosaurio que de una diatomea? ¿Acaso influye más en su vida diaria el dinosaurio que la microalga? (Por cierto, me encantan los dinosaurios, por si alguien pensaba lo contrario).

Creo que estaremos de acuerdo en que la respuesta a las dos primeras preguntas, es porque no nos los enseñan, no nos lo explican. Y la respuesta a la tercera es, claramente, NO.

Entremos ahora en la reivindicación a la que aludía en principio.

¿Dónde aprendemos sobre el mundo natural del que formamos parte? ¿Dónde nos enseñan biología, geología y todas esas ciencias cuyos nombres terminan en -gía? ¿Qué instituciones tienen la obligación (sí, la obligación) de proporcionarnos la información y, sobre todo, la formación necesaria para que comprendamos un poco mejor nuestro mundo?

Pues creo que está claro, tanto los centros de educación (escuelas, institutos y universidades) a través de los programas educativos, y los museos, especialmente los de ciencias naturales a través de sus colecciones, exposiciones y recursos educativos.

¿Sucede eso?

¿A alguien le han hablado de los rotíferos en la escuela? ¿Alguien ha visto una diatomea o un quetognato en un museo de ciencias naturales?

Creo que no me equivoco demasiado si digo que no o, en todo caso, solo a alguno de vosotros que haya tenido la suerte de tener un profesor de ciencias naturales que haya decidido ampliar el contenido del programa educativo correspondiente y permitir que sus alumnos adquieran más conocimientos (y esto no quiere ser una crítica a los profesores sino al sistema y los programas educativos, que quede claro)

Y seguro que tampoco me equivoco si afirmo que solo los que hayan podido visitar el centro ARTIS-Micropia, en Amsterdam, han podido conocer un museo dedicado a esa maravillosa “vida microscópica”.

Es cierto que otros museos, como el CosmoCaixa de Barcelona tiene en su exposición permanente algunos módulos dedicados a ella y, afortunadamente, también un espacio único y especial llamado “Micrarium” dedicado a la microscopía. O que otro museo, como el Museu de Ciències Naturals de Barcelona, incorpora en su exposición permanente algunas maquetas e interactivos dedicados a la microbiología. El Senckenberg Naturmuseum de Frankfurt ha desarrollado un módulo inmersivo llamado “Walk-in water drop” para mostrar la biodiversidad que se esocnde en una gota de abua de una manera muy original. Y el pequeño, pero muy activo, Museu de Ciències Naturals de Granollers ha mostrado sensibilidad hacia este tema y ha desarrollado talleres educativos sobre la vida microscópica e incluso ha participado en la producción de algunos audiovisuales educativos para proyectar en su planetario.

He de reconocer que no he visitado todos los muesos de ciencias naturales del mundo y que, seguramente, habrá algunos otros que también dediquen parte de su espacio a la vida microscópica, pero, no son todos, y en la mayoría de los que son, la vida microscópica constituye una ínfima parte de su contenido.

Entonces, cabe preguntarse ¿por qué los museos de ciencias naturales, entidades que según su propia definición tienen como misión darnos a conocer las características naturales del mundo en el que vivimos, no dedican más espacio-recursos, a mostrar esa vida microscópica que constituye la mayor parte de la vida de nuestro planeta y que tiene profundas implicaciones en nuestra propia vida como seres humanos e integrantes del ecosistema global llamado Biosfera?

Y no es porque esos seres, prácticamente invisibles, que conforman la vida microscópica no resulten atractivos. No es porque ahora la gente tenga poco interés. Es, simplemente, porque por desconocimiento o por supuestas dificultades técnicas, no ha existido una voluntad real de mostrárnoslos.

La realidad es tozuda y nos muestra claramente que, en muchas ocasiones (y esta es una de ellas), estamos equivocados.

Y ahora, permitidme que utilice a Science into Images como uno de los muchos ejemplos de eso.

Somos una productora audiovisual pequeña, muy pequeña, especializada en divulgar temas científicos y de historia natural mediante documentales, instalaciones museísticas, publicaciones y, como no puede ser de otra manera en nuestra época, en redes sociales.

Y nuestra especialidad, sobre todo en redes sociales, es ¡oh, casualidad! la vida microscópica, esa que, según muchos de los museos, instituciones, canales de televisión y editoriales, no resulta nada atractiva para el público general.

Pues bien, ese “no interés” ha hecho que tengamos actualmente más de 190.000 seguidores en Instagram y más de 16.000 en Facebook. ¿Quiere eso decir que los seres microscópicos no resultan atractivos para el público? Es más, para un público, como el de las dos plataformas citadas, que, según todos los estudios realizados hasta el momento, está poco interesado en la ciencia y la historia natural y que no es capaz de “perder” más de 3 segundos de su tiempo viendo cosas de ciencia (y mucho menos de “bichos” microscópicos, claro)

Quizás sea el momento de que las cosas cambien.

Quizás la preocupación por el cambio  climático global despierte el interés de esas instituciones en mostrarnos quiénes son los que nos pueden ayudar a mantener el equilibrio; quiénes pueden captar la mayor parte del dióxido de carbono y enterrarlo en las profundidades del océano para que no actúe como gas de efecto invernadero en la atmósfera; quiénes van a seguir produciendo el oxígeno que necesitamos para respirar, quienes van a proteger a los diferentes ecosistemas del peligro del crecimiento desmesurado de las poblaciones bacterianas; quiénes son capaces de regular el clima liberando sustancias a la atmósfera que provocan la formación de nubes sobre el mar y la lluvia en las tierras emergidas; quiénes… Podría seguir, pero lo dejaré aquí.

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“No hay nada más útil que la sal y el sol”

Esa sentencia, atribuida al escritor y militar romano Plinio el Viejo hace casi 2000 años, pone de manifiesto la importancia que la humanidad ha dado desde tiempos remotos a uno de los principales productos extraídos del agua del mar.

La sal.

La sal a la que se refería Plinio es un mineral que se forma por la unión de dos elementos químicos, el cloro y el sodio, y es la única roca que nos podemos comer directamente.

La mayor parte de la sal se encuentra disuelta en el agua de los mares y océanos, y para extraerla hemos desarrollado diferentes técnicas, la mayoría de ellas basadas en los procesos naturales de evaporación y cristalización como los que se llevan a cabo en las explotaciones salineras costeras donde, cada año, se extraen millones de toneladas.

Las salinas costeras son unos ecosistemas muy especiales. Su localización los convierte en zonas de acogida de aves de numerosas especies, muchas de las cuales establecen aquí sus colonias de cría, de alimentación o de invernada.

Las aguas que rodean a las salinas, que son las mismas de las que luego se extraerá la sal, albergan un ecosistema marino costero en el que aparecen representantes de una enorme cantidad de grupos de organismos. En ellas habitan, cianobacterias productoras de oxígeno que forman tapetes verdes que recubren los sedimentos poco profundos.

Una característica de estas cianobacterias es que sus filamentos están en constante movimiento y entre ellos deambulan los nemátodos, quizás los animales más abundantes en el planeta.

Algunas especies de moluscos ven también en estas aguas un lugar idóneo para que sus recién nacidas larvas dispongan de la tranquilidad necesaria para desarrollarse.

Los gusanos poliquetos son muy abundantes y colonizan tanto la superficie del sedimento como las conchas de otros animales mientras filtran el agua en busca de partículas orgánicas o diminutos microorganismos planctónicos, algo que también hacen constantemente urocordados como las ascidias.

Aquí es posible también encontrar diminutas y delicadas medusas microscópicas y una gran cantidad de crustáceos, tanto en sus estados adultos como en forma de larvas.

Todo ese ecosistema marino cambia radicalmente cuando el agua penetra en las salinas. Y los llamativos colores que muestran las lagunas en las que cristaliza la sal no son más que el reflejo de la singular biodiversidad que albergan. Una biodiversidad formada por una enorme cantidad de organismos microscópicos adaptados a vivir en unas condiciones de salinidad e insolación extremas.

Uno de esos organismos, quizás uno de los más característicos, es el alga Dunaliella salina, conocida precisamente como “alga de las salinas”.

Dunaliella salina es el organismo eucariota con mayor tolerancia a la sal y es esa tolerancia la que le permite habitar en estas aguas, cuyo contenido en sal puede alcanzar niveles extremos. Pero eso le provoca estrés, y cuando eso sucede, produce una sustancia con la que protegerse.

Esa sustancia protectora es el beta-caroteno, que es, precisamente, la que le proporciona su llamativo color rojo.

Dunaliella, además, produce grandes cantidades de otra sustancia, el glicerol que le sirve para regular la concentración de sal en el interior de la célula.

Pero la membrana de Dunaliella no es impermeable, y buena parte del glicerol escapa al medio, lo que constituye una excelente fuente de alimento, para la multitud de bacterias con las que convive.

Y es ahí donde aparece una relación especial entre los microorganismos que viven en las salinas y la producción de sal.

La abundancia de Dunaliella y de bacterias hace que el agua se caliente a mayor velocidad y que alcance temperaturas muy superiores a las del ambiente. Además, cada una de las bacterias puede actuar como núcleo para la formación de los cristales de sal de manera que el proceso se acelera.

Pero no todas las salinas se encuentran en la costa. Algunas también se localizan en el interior de los continentes, en zonas muy alejadas del mar.

Ilargi Martínez-Ballesteros, investigadora principal del griupo MikroIker, de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibersitatea (UPV/EHU) nos habla de estas salinas y de sus recientes descubrimientos en ellas.

«Estamos en Salinas de Añana.

Esta salina es diferente quizás a las que podemos encontrar en otros lugares en la península, por ejemplo, ya que su característica singular es que la salmuera que se utiliza para la producción de sal sale por la presencia de un diapiro que está en este valle, en el Valle Salado de Añana.

Diferentes estudios han estado analizando a qué profundidad puede estar situado este diapiro, y no se sabe concretamente, pero parece puede tener más de 200 metros de profundidad. El agua que se filtra tiene contacto subterráneo con esa halita que hay en las profundidades que subterráneamente y la va disolviendo antes de salir a la superficie por diferentes manantiales que hay en el valle.

Una curiosidad de este valle, que además hemos visto que marca mucho la presencia de qué tipo de microorganismos halófilos hay en el agua de la salmuera en esta salina, es que a pocos metros de distancia hay diferentes manantiales con diferente salinidad.

Por ejemplo, hay dos manantiales, uno se llama El Pico y otro El Pico Dulce, que están a escasos metros de distancia, y los taxones, de los microorganismos que hemos hallado allí, no tienen nada que ver unos con los otros. Y esto es por la adaptación que han tenido y porque la cantidad de sal que hay en los diferentes manantiales, en la salmuera, es muy distinta.

En el Pico Dulce estamos hablando de un agua salina, que tiene en torno a 20-30 gramos de sal por litro, y en El Pico se alcanzan los 230-240 gramos de sal por litro, es totalmente salado.

Esa gran diferencia es lo que hemos visto que marca principalmente la presencia de uno u otro tipo de halófilos en la salmuera.

Otra de las características que hemos ido descubriendo al estudiar la presencia de material genético, de ADN, en el agua mediante su extracción y secuenciación, es que hemos podido identificar poblaciones bacterianas y de arqueas que han sido descritas previamente, pero se nos han quedado muchas secuencias, mucho ADN sin poder identificar.

Y sí que, por el momento, hemos encontrado que hay una especie nueva que se ha caracterizado aquí, en Salinas de Añana, en la salmuera del principal manantial, que es el Manantial de Santa Engracia.

Quizás estén viviendo microorganismos que todavía no conozcamos y quizás lleguemos a conseguir aislarlos y observarlos en el laboratorio.

Por otro lado, el estudio de los halófilos también es interesante porque se ha descubierto que, gracias a las adaptaciones que han ido desarrollando a lo largo de su evolución para poder sobrevivir en esas condiciones extremas de salinidad, producen diferentes metabolitos, productos, que pueden ser interesantes sus utilidades biotecnológicas.»

La nueva bacteria descubierta en las Salinas de Añana ha sido bautizada con el nombre de Altererythrobacter muriae, y entre sus características destaca su capacidad para vivir en un agua con una concentración de hasta 200 gramos de sal por litro, característica que la incluye en el grupo de los microorganismos considerados halotolerantes.

¿De qué se alimenta esta bacteria en la salmuera?

Altererythrobacter muriae, no lleva a cabo la fotosíntesis, no tiene clorofila, se alimenta de la materia orgánica que hay en las aguas en las que habita, por lo que se considera un organismo heteroorganotrófico.

Los científicos han podido comprobar que Altererythrobacter muriae produce unos pigmentos llamados carotenoides.

¿Qué función desempeñan estos pigmentos?

La principal función de este pigmento es el de actuar como un antioxidante, evitando los daños que el exceso de oxígeno pudiera causar a la bacteria.

Muchos de los microorganismos que habitan en las salinas de interior están considerados extremófilos, puesto que se han adaptado a vivir en condiciones ambientales extremas. En este caso en unas condiciones extremas de salinidad y, a menudo, también de insolación. Pero no todos son extremófilos. Otros, como Halomonas, una bacteria frecuente en estos entornos, no es extremófila sino halotolerante, es decir, que es capaz de soportar la salinidad propia de estas aguas aunque no es exclusiva de ellas.

Pero… ¿Por qué son saladas estas aguas de interior?  ¿Cómo ha llegado la sal hasta estas zonas?

Las gruesas capas de sal que quedaron al desaparecer mares antiguos se transformaron en una roca llamada halita, que es la que da cuerpo a lo que ahora conocemos con el nombre de domos o diapiros salinos.

El agua que circula por los acuíferos subterráneos atraviesa el diapiro y lo va disolviendo antes de salir al exterior con una elevada concentración de sal. Esa elevada concentración, unida al incremento de temperatura provocado por la insolación, hace que las sales comiencen a cristalizar.

Además del cloruro sódico o sal común, que es el principal componente de la halita, la roca que forma el diápiro, el agua también disuelve otros compuestos a su paso. Unos de los más frecuentes son sales de elementos como el calcio y el magnesio, generalmente en forma de carbonatos y sulfatos.

En este enlace podéis ver la belleza de los cristales de la Sal de Añana en formación: https://www.youtube.com/watch?v=8wiI2X-J-vM

Además de las salinas asociadas a los diápiros, en el interior de los continentes aparece un tipo especial de ecosistemas salinos. Se trata de lagunas que se localizan en terrenos áridos, en zonas en las que las precipitaciones son muy irregulares y generalmente escasas. A estos humedales se les conoce como “las saladas”.

Las saladas son lo que los científicos llaman lagunas endorreicas. Eso quiere decir que son lagunas que se forman en depresiones del terreno debido a que es allí donde se concentra el agua de lluvia. Un agua que disuelve las sales que conforman las rocas del terreno que rodea la laguna antes de acumularse en la cubeta, de la que únicamente sale por la evaporación provocada por el sol.

Es en el interior de esas aguas saladas donde encuentra su hábitat idóneo la Artemia salina, uno de los animales más resistentes a las altas concentraciones de sal. Se trata de un crustáceo cuya morfología parece no haber cambiado casi nada desde el período Triásico, y eso quiere decir que está extraordinariamente bien adaptado a esas singulares y extremas condiciones ambientales. Durante los períodos en los que las cubetas permanecen cubiertas por el agua, las artemias adultas se alimentan de las densas poblaciones de microalgas y se reproducen a gran velocidad, muchas veces sin intervención de los machos, mediante una estrategia que recibe el nombre de partenogénesis.

Pero ¿cómo sobreviven a las largas temporadas de sequía?

El secreto de su supervivencia es una estrategia que recibe el nombre de criptobiosis, algo así como “vida escondida”. Cuando el agua desaparece completamente, los huevos producidos por la artemia quedan atrapados por la sal y expuestos al aire y al sol, situación en la que pueden permanecer durante mucho tiempo. En ocasiones durante más de diez años.

Son huevos de resistencia, que permanecen inactivos hasta que el agua de lluvia vuelve a rellenar la laguna. Es entonces cuando esos huevos se rehidratan, “despiertan” y eclosionan dejando salir al exterior a las nuevas larvas que habían permanecido dormidas en su interior en forma de embrión. De esta manera, esas nuevas generaciones restablecen las poblaciones de artemia en un aparente ciclo sin fin.

Un ciclo natural que se ha mantenido en funcionamiento desde hace más de 200 millones de años y que está regulado por el agua y por la concentración de uno de los elementos clave en estos ecosistemas, la sal.

Puedes ver el episodio “La sal de la vida” (25 minutos. V.O. en Español. Subtitulado en Inglés y Portugués) de nuestra serie “Planeta microbio” en este enlace:

https://caixaforumplus.org/v/la-sal-de-la-vida

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La patrulla ambiental 

Por lo general, cuando hablamos de microbios lo hacemos en términos negativos.

Casi siempre hablamos de ellos como generadores de enfermedades, de infecciones, como agentes de muerte…

Pero no siempre es así.

En realidad, en la mayoría de los casos sucede todo lo contrario.

Los microbios, o al menos la mayor parte de ellos, son nuestros protectores ambientales, nuestros primeros depuradores naturales. En conjunto, conforman algo así como una “patrulla ambiental” encargada de eliminar buena parte de los contaminantes que nosotros mismos generamos como resultado de nuestras actividades.

Las aguas residuales de nuestras casas, nuestros pueblos y ciudades, y nuestras industrias están cargadas de sustancias contaminantes. Sustancias que pueden ser nocivas tanto para nuestra salud como para la salud de los ecosistemas a los que se vierten.

Sin embargo, esos mismos contaminantes son, para muchas bacterias, un excelente alimento.

A lo largo de su evolución las bacterias, que seguramente fueron los primeros seres vivos que se desarrollaron en el planeta, han inventado las más diversas vías metabólicas, algo que les permite alimentarse casi de cualquier cosa. También de lo que nosotros consideramos sustancias contaminantes.

En las zonas en las que la concentración de vertidos contaminantes es alta, especialmente si son vertidos urbanos cargados de materia orgánica, las poblaciones de bacterias pueden llegar a crecer enormemente debido a la gran cantidad de alimento de que disponen. Y ellas mismas pueden llegar a convertirse en un problema para el ecosistema y provocar el fenómeno conocido como eutrofización del agua, situación que provoca la desaparición del oxígeno del agua y, en consecuencia, la desaparición de la vida en su seno.

Pero en la naturaleza, donde hay una fuente de alimento siempre aparece algún organismo capaz de aprovecharla. Y las bacterias constituyen una de las principales fuentes de alimento para otros organismos que siempre aparecen en estos ecosistemas acuáticos: los protozoos ciliados.

Ciliados como los del género Spirostomum forman densas poblaciones en las aguas ricas en bacterias.

Pese a estar formados por una única célula, estos protozoos pueden llegar a medir más de tres milímetros de longitud, lo que los convierte en unos gigantes entre los ciliados. Su cuerpo alargado está completamente recubierto de cilios y se puede contraer a gran velocidad, por lo que pueden cambiar de tamaño en milésimas de segundo.

Junto a Spirostomum aparece otros de los grandes depuradores del agua.

Se trata de otro protozoo gigante llamado Stentor.

Stentor es un ávido devorador de bacterias que puede medir más de dos milímetros de longitud cuando está completamente extendido y muestra una inconfundible y característica forma de trompeta.

Existen diferentes especies de este mismo género, y algunas de ellas presentan una bella coloración rosada debido a un pigmento llamado estentorina que acumula en pequeños gránulos en el interior de la célula.

Sin duda, el más conocido de todos estos ciliados filtradores que eliminan el exceso de bacterias de las aguas es Paramecium.

Su característica forma le ha valido el sobrenombre de “ciliado zapatilla”, y debido a la facilidad con la que se puede cultivar en el laboratorio, es uno de los organismos en el que se estudian muchas de las características de los organismos unicelulares, es decir, se ha convertido en un “organismo modelo”.

Durante mucho tiempo, tanto Paramecium como otros de los protozoos ciliados que lo acompañan se conocían con el nombre de “infusorios” debido a que fueron observados por primera vez por Anton van Leewenhoek, considerado en ocasiones como el padre de la microbiología, con sus rudimentarios microscopios en infusiones de heno.

El mar no solo es el receptor final de toda el agua, limpia o sucia, del planeta, sino también su principal depurador.

El permanente ir y venir de las olas sobre la arena de la playa, o su constante batir contra las rocas de la costa, provoca la aparición de la característica espuma, que oxigena el agua y facilita la eliminación de muchas de las sustancias contaminantes.

Y en el mar, igual que sucedía en las aguas continentales, también existen organismos que se dedican a depurar el agua.

Entre ellos que se pueden encontrar representantes de los más variados grupos.

Uno de los grupos más abundantes es el formado por ciliados como estos de la familia de los traquelocércidos.

Estos ciliados poseen una forma alargada y son extraordinariamente flexibles, y los científicos los han clasificado como integrantes de la meiofauna debido a su capacidad para habitar en los huecos que quedan entre los granos de arena de las playas.

Euplotes es otro de los ciliados frecuentes en estos entornos.

Su forma es más bien redondeada, son muy poco flexibles y sus cilios no recubren toda la superficie de la célula, como sucedía con los ciliados que hemos citado anteriormente, sino que se concentran en forma de penachos llamados cirros cuyo aspecto y funcionalidad recuerdan enormemente a las patas de algunos insectos.

Además de protozoos ciliados, en estas aguas cercanas a la costa viven urocordados, también llamados tunicados.

Tanto las formas planctónicas como Oikopleura, como las especies sésiles y bentónicas que pasan toda su vida de adultos fijados en las rocas, eliminan una enorme cantidad de bacterias y restos orgánicos que constituyen su alimento principal, y devuelven el agua limpia y libre de esos elementos nocivos.

Aferrados a las rocas viven también los briozoos, conocidos como “animales musgo” debido a que el aspecto de sus colonias recuerda a la cubierta de musgo de los bosques. Sus delicados tentáculos están recubiertos de finos pelillos cuyo movimiento acompasado crea corrientes que conducen a las bacterias, las microalgas y las partículas de materia orgánica del agua hasta su boca.

En general, los contaminantes son más peligrosos por su concentración que por sus propias características físicas y químicas.

Los pueblos y ciudades, así como los polígonos industriales provocan una enorme concentración de vertidos contaminantes. Y los ecosistemas naturales no son capaces de soportar esa concentración, lo que en términos técnicos se denomina “carga”. Entonces todo el ecosistema colapsa.

Para evitarlo y, como casi siempre, copiando a la naturaleza, hemos creado ecosistemas controlados capaces de depurar nuestros deshechos.

A esos ecosistemas recreados los denominamos depuradoras.

Tal como explica el Dr. Jordi Guimerà, especialista en biorremediación y descontaminación de suelos, “microorganismos, como las bacterias, hongos u otros microbios, utilizan los contaminantes presentes en el agua y los degradan como forma de su proceso de alimentación.

Este proceso, que ocurre de forma natural, es lo que conocemos como biorremediación.

Aunque es un proceso que ocurre de forma natural, nosotros podemos reproducirlo artificialmente, como es el caso de algunas depuradoras.

Uno de los tipos de depuradoras que mejor imitan a los sistemas naturales es el que se basa en el sistema de lagunaje, con plantas como el carrizo, que acompañadas del sistema microbiano eliminan la carga de contaminantes del agua residual y la transforman en un producto completamente libre de contaminantes, apto para ser vertido al río o al cauce natural.

Este es un proceso que es relativamente lento, que requiere de un cierto espacio para el crecimiento de las colonias bacterianas y que debe adaptarse en cada caso a la carga contaminante que lleve el flujo de agua.

Los contaminantes no siempre están ni en el agua residual ni en las aguas superficiales. A menudo, como resultado de accidentes o de vertidos, están presentes en el suelo, y del suelo pasan a las aguas subterráneas, a los acuíferos.

Los tipos de contaminantes son los mismos, son disolventes orgánicos, hidrocarburos, pesticidas, incluso microplásticos, que también se han encontrado recientemente en aguas subterráneas.

El proceso que tenemos para utilizar la presencia de bacterias como fuente de descontaminación de las aguas subterráneas es el mismo. Aplicamos un sustrato orgánico en profundidad, para que las bacterias utilicen los contaminantes para alimentarse y, así, degradarlos.  

Cuando desaparecen los contaminantes desaparecen también las colonias bacterianas y el resultado es tanto un suelo como unas aguas subterráneas libres de esa carga contaminante.

El proceso no es sencillo y, sobre todo, es lento. Además, en el caso de los acuíferos o del suelo, depende mucho de las condiciones naturales, como puede ser el pH del suelo, la temperatura, incluso la presencia de otros microorganismos que pueden competir con las bacterias que nos interesan por el sustrato orgánico. Por este motivo, hay que hacer ensayos de laboratorio para escoger la mejor colonia de bacterias y el mejor sustrato orgánico para esas bacterias, de tal manera que nos permita dimensionar un ensayo piloto.

El ensayo piloto lo que hace es una pequeña implementación en el terreno para probar lo que hemos obtenido en el laboratorio, a ver si es posible llevarlo a escala mayor. Y una vez calibrado el ensayo piloto, lo que hacemos es dimensionar el proyecto de descontaminación.

Con esto obtenemos unas aguas subterráneas y unos suelos descontaminadas mediante un proceso que ocurre de forma natural.”

Existen muy diversos sistemas de depuración o biorremediación, pero todos ellos se basan en el aprovechamiento de las características naturales de los diversos organismos que forman parte del ciclo natural.

El sistema de depuración mediante filtros verdes o humedales artificiales es uno de los que mejor imitan la depuración que se lleva a cabo en los ecosistemas naturales.

Las plantas que cubren la superficie introducen sus raíces en las capas de gravas y sedimentos húmedos que rellenan las cubetas y permiten la penetración del aire hasta cierta profundidad.

Eso resulta fundamental para que se desarrollen las poblaciones de bacterias y otros microorganismos que son los que llevan a cabo la mayor parte de las labores de depuración de las aguas procedentes del vertido, en este caso urbano.

En el interior del lecho de grava y arena se desarrolla un ecosistema muy similar al que se puede establecer en un entorno natural.

El agua penetra entre los granos y crea las condiciones adecuadas para el crecimiento de las bacterias, que son las primeras en atacar y alimentarse de las sustancias contaminantes.

Unas bacterias metabolizan compuestos de nitrógeno, mientras que otras lo hacen con compuestos de fósforo o de carbono. De esta manera, mediante su actividad, eliminan buena parte de esos compuestos del agua.

En realidad, es como si en nuestras depuradoras cultivásemos microorganismos de la misma manera que hacemos con muchas plantas en nuestros campos.

La densidad de bacterias en estas aguas atrae a diversas especies de otros microorganismos, que ven en ellas una abundante comida y encuentran aquí un excelente ambiente en el que reproducirse.

Son ciliados como el pequeño Colpidium, que suele aparecer en grandes grupos, o la delicada Vorticella, con su inconfundible aspecto de campanilla diminuta y que recibe su nombre por los vórtices o remolinos que crean con los cilios que poseen en su parte anterior.

Gracias a esas corrientes las bacterias y otras partículas orgánicas del agua son arrastradas hacia la boca, donde inmediatamente son incluidas en una vacuola digestiva llena de enzimas que se podría considerar un pequeño estómago.

Todos estos ciliados son aquí extraordinariamente abundantes y mantienen a raya el posible crecimiento descontrolado de las poblaciones bacterianas.

Otros de los grandes filtradores y depuradores son los briozoos, grupo del que aparecen representantes tanto en las aguas marinas como en las dulces.

Si los observamos en el microscopio, su transparencia permite observar el interior de su estómago repleto de la comida que ha filtrado con sus tentáculos recubiertos de cilios.

Junto a los ciliados y los briozoos, aparecen otros grandes devoradores de bacterias: los rotíferos.

Se han descrito más de dos mil especies de estos animales, que no están formados por una sola célula como los protozoos ciliados, sino por muchas, y que poseen dos coronas de cilios alrededor de la boca que les confieren su característico aspecto de “batidora”.

Como sucede en cualquier ecosistema natural, en este recreado ecosistema artificial también la presencia de presas atrae a los depredadores, que mantienen el equilibrio en este entorno, ya que controlan las poblaciones del resto de los componentes del microecosistema.

Entre ellos se encuentran anélidos como Chaetogaster, cuya transparencia nos permite ver el alimento en su intestino, claramente compartimentado.

Muy abundantes son también aquí protozoos como las amebas, que se deslizan por la superficie de los granos de arena y grava, e incluso por las raíces de las plantas, alimentándose de las bacterias que encuentran a su paso.

A cierta profundidad, el oxígeno es menos abundante. Las bacterias y otros microorganismos han consumido buena parte de él en las capas superiores, de manera que las poblaciones bacterianas que se establecen a esta profundidad son muy distintas.

Entre las bacterias que viven en esta zona, en el estrecho límite entre la zona oxigenada y la carente de oxígeno, destacan las bacterias del azufre. Y entre ellas las bacterias filamentosas del género Beggiatoa, de movimientos son casi hipnóticos, que utilizan el sulfuro de hidrógeno, también llamado ácido sulfhídrico, para obtener la energía necesaria para vivir. Y como resultado, acumulan gránulos de azufre en el interior de sus células, algo que les proporciona su llamativo aspecto brillante.

Este enorme conjunto de organismos que actúan como diminutos filtros naturales, una patrulla ambiental que elimina casi todas las sustancias contaminantes del agua.

Y el resultado final de su actividad es que esa agua, inicialmente sucia y contaminada, puede volver a formar parte de los cauces naturales y de los acuíferos subterráneos sin suponer ningún peligro para los ecosistemas en los que se vierte.

Puedes ver el episodio “La patrulla ambiental” (25 minutos. V.O. en Español. Subtitulado en Inglés y Portugués) de nuestra serie “Planeta microbio” en este enlace:

https://caixaforumplus.org/v/la-patrulla-ambiental

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El biólogo estadounidense de origen ucraniano Theodosius Dobzhansky, figura importantísima en el ámbito de la biología evolutiva durante el siglo XX, afirmó que nada tiene sentido en biología si no es a la luz de la evolución.

Tal como afirman algunos antropólogos, nuestra evolución cultural, mucho más veloz que la biológica, ha propiciado que un factor puramente biológico, “la tendencia a la unión sexual”, haya evolucionado hasta lo que definimos como el “sentimiento intenso del ser humano que lo induce al encuentro y unión con otro ser”.

El amor aparece así como resultado de la evolución cultural del sexo, de una estrategia que surgió para asegurar el mantenimiento de la vida sobre el planeta.

Pero ¿es el sexo, el amor, la única estrategia posible? Y, en todo caso, ¿es la mejor estrategia para el mantenimiento de las especies?

Hay muchísimos organismos que no necesitan del sexo para reproducirse. Y por lo que podemos observar en la naturaleza, no parece que les haya ido nada mal.

Animales como las hidras, unos pequeños pólipos de agua dulce, son capaces de regenerar partes de su cuerpo e incluso de generar nuevos individuos a partir de las células de su pared corporal.

Esta característica hizo pensar a los primeros observadores, que Hydra era un ser inmortal.

Desde entonces se han llevado a cabo multitud de estudios e investigaciones con este delicado pólipo y se ha podido conocer que muchas de sus células son células madre, es decir, células no diferenciadas o especializadas, que tienen la capacidad de convertirse en cualquiera de los diferentes tipos de células que conforman su organismo.

Eso le permite también crear nuevos individuos de forma asexual mediante un proceso llamado gemación.

En la pared de las hidras adultas se forman unas protuberancias que van creciendo hasta dar origen a nuevas hidras, que se desprenderán del cuerpo materno cuando hayan alcanzado la madurez y sean capaces de llevar una vida independiente.

Algo parecido sucede con algunos diminutos gusanos acuáticos.

En el caso de muchos anélidos, los nuevos individuos no se generan en la pared del cuerpo de los adultos sino en su extremo posterior. Poco a poco, mientras el nuevo ejemplar se está formando, el conjunto es algo parecido a un “gusano doble”.

El proceso total de formación de un nuevo individuo suele durar alrededor de 24 horas y se lleva a cabo de atrás hacia adelante, es decir, lo primero que se forma es su parte posterior, su región anal, y lo último su cabeza, la región oral.

Solo cuando esta última está completamente formada, el nuevo gusano se separa del cuerpo materno.

Las bacterias, además de ser los primeros organismos que aparecieron sobre el planeta, son también los seres vivos más abundantes. Y ese dominio sobre la biosfera lo han logrado mediante la simple división binaria o bipartición, un método de reproducción en el que una bacteria se divide por la mitad para formar dos células hijas idénticas a ella. De hecho, algunas bacterias son capaces de reproducirse cada 20 minutos cuando las condiciones son las adecuadas lo que significa que, si pudieran crecer sin restricciones podrían recubrir completamente la superficie del planeta en menos de 30 horas.

Afortunadamente para el resto de los habitantes del planeta eso no sucede.

La mayor parte de las bacterias de cada generación mueren de hambre, de sed o son devoradas por los innumerables comedores de bacterias que pueblan también el planeta.

Muchos de estos devoradores de bacterias siguen una estrategia similar a la de las bacterias y también se dividen por la mitad para dar origen a dos nuevas células.

Estas maneras de reproducirse forman parte de lo que llamamos reproducción asexual, es decir, reproducción sin sexo. Y es una forma de reproducción muy rápida.

Teniendo en cuenta la enorme capacidad de reproducción de estos organismos cabe preguntarse ¿era necesaria la aparición del sexo para la evolución de la vida en el planeta?

Según el doctor Pere-Joan Cardona, “la tuberculosis es la enfermedad que ha causado más mortalidad en la humanidad. Ha generado mil millones de muertos en los últimos 200 años y, de hecho, todavía actualmente se considera la primera enfermedad infecciosa en cuanto a número de muertes. Un millón y medio de muertes cada año.

Es curioso que esta enfermedad afecte más al sexo masculino, un sexo masculino que surge, curiosamente, para poder llevar a cabo la reproducción sexual.

La reproducción sexual, al unir dos gametos diferentes, permite intercambiar material genético y generar variabilidad sin perder la estructura de los genes. Esta variabilidad es inmediata y permite hacer frente a las enfermedades parasitarias que constantemente han acechado a la especie humana.

Una de las víctimas de este mecanismo exitoso de la evolución es el sexo masculino, que en los últimos siete mil años de la historia turbulenta de la humanidad, se ha ido especializando en una actitud agresiva, violenta, dominante, que le ha impactado tanto a nivel endocrino como inmunológico.

Ese impacto fisiológico ha provocado una reducción en la capacidad de defensa contra los parásitos y ha generado su propia perdición. Este mecanismo, que tenía que hacer frente a las enfermedades infecciosas con un simple toque de variabilidad, ha afectado, por cuestiones históricas y de comportamiento cultural, al sexo masculino, cuyo papel en la reproducción o la multiplicación de la especie es muy poco relevante.

De alguna manera, la reproducción sexual ha propiciado, la muerte o la afectación de la mitad de la humanidad, precisamente a manos de los agentes contra los cuales se seleccionó este tipo de estrategia reproductiva.”

Por lo que explica el Dr. Cardona, parece que el sexo ha acarreado la muerte, sin embargo, si se ha mantenido seguramente es porque ha supuesto alguna ventaja evolutiva.

Antes de que las cianobacterias provocasen el incremento de oxígeno en la atmósfera, y como consecuencia, se crease la protectora capa de ozono, la radiación ultravioleta que alcanzaba la superficie del planeta debía de ser muy intensa.

Eso suponía un peligro para la integridad del genoma, del ADN de las bacterias, ya que este tipo de radiación puede provocar una elevada cantidad de mutaciones, muchas de ellas, seguramente, letales.

Como protección ante ese peligro, en las bacterias aparecieron ya mecanismos de reparación de su material genético, e incluso de intercambio de material genético entre ellas. Y algunos de esos mecanismos se han mantenido y han evolucionado en las células que aparecieron mucho tiempo después como resultado de un proceso de endosimbiosis.

Esas nuevas células son las células eucariotas, las que forman a todo el resto de los organismos que poblamos el planeta.

En organismos como los protozoos ciliados aparece un mecanismo singular que recibe el nombre de conjugación.

Dos células, dos individuos, se unen por una determinada parte de su membrana e intercambian material genético de sus núcleos, intercambian ADN.

En este caso no existe una célula masculina, donadora, y una célula femenina, receptora. Se trata de un intercambio a partes iguales, durante el que se produce una recombinación genética, puesto que cada una de ambas células reciben parte del genoma de la otra y la combina con el suyo.

El resultado de ese proceso es, posiblemente, la adquisición de una mayor capacidad para afrontar las cambiantes condiciones del medio.

Una vez finalizado el intercambio, ambas células se separan de nuevo sin que se haya producido descendencia alguna.

¿Podemos llamar sexo a esa relación, a ese intercambio genético?

Posiblemente sí, pero en cualquier caso, no parece estar directamente asociado a la reproducción.

Cuando el sexo se asocia con la reproducción, como sucede en el caso de muchos animales, como los copépodos, las células participantes en la relación actúan como gametos, uno femenino y otro masculino. Son los espermatozoides y los óvulos, que se forman en los órganos sexuales, los testículos y los ovarios, mediante una división celular especial llamada meiosis.

Mediante esta división cada uno de los gametos quedará solo con la mitad de los cromosomas típicos de la especie. De esa manera, al fusionarse mediante la fecundación, la nueva célula formada recupera la dotación cromosómica completa de la especie.

Esa nueva célula es el zigoto, que se irá dividiendo para formar el embrión y, finalmente, dar origen a un nuevo individuo.

El mundo de los hongos es diferente a cualquiera de los demás. Son organismos en los que se mezclan características animales y vegetales para conformar un nuevo reino.

Millones de esporas son liberadas desde sus cuerpos fructíferos, y aunque muchas de ellas desaparecerán sin dejar rastro, otras germinarán y darán origen al micelio, el auténtico cuerpo del hongo. En muchas de las especies que vemos habitualmente el campo, ese micelio crecerá hasta madurar y producir un nuevo cuerpo fructífero, una seta, que reiniciará el ciclo vital.

El reino de los hongos es tan especial que en él aparecen especies, como Schizophyllum commune, que poseen hasta 23000 sexos diferentes, algo que, desde nuestra perspectiva puede resultar sorprendente. (Erika Kothe (1999). Mating Types and Pheromone Recognition in the Homobasidiomycete Schizophyllum commune. Fungal Genetics and Biology, Volume 27, Issues 2–3, Pages 146-152. https://doi.org/10.1006/fgbi.1999.1129.)

¿Es realmente necesario tal dispendio de energía? ¿Es necesario que las especie destinen tanto esfuerzo y energía al mantenimiento de un sexo, el masculino, cuyo único papel en la reproducción es el de aportar un conjunto de cromosomas?

Algunos organismos, entre los que se encuentra la Hydra a la que citamos anteriormente, han sido capaces de evitar este aparente despilfarro energético.

Hydra, además de reproducirse de manera asexual mediante gemación, recurre a la reproducción sexual cuando las condiciones ambientales lo exigen.

Sin embargo, este pólipo ha evitado el coste energético de crear individuos con sexos diferentes. Ambos sexos aparecen en un mismo individuo. Es lo que conocemos como hermafroditismo.

Existen otros organismos, como los rotíferos, en los que la proporción de machos es muy pequeña. De hecho, en algunos rotíferos, entre los que se encuentran especies de los géneros Philodina y Rotaria todavía no se han podido descubrir machos.

En estas especies, durante la mayor parte del tiempo, la reproducción depende solamente de las hembras, capaces de generar nuevos individuos por sí mismas, sin necesidad de machos, mediante huevos partenogenéticos, huevos que poseen exclusivamente el material genético de la hembra.

La velocidad de crecimiento de las poblaciones que proporciona este tipo de reproducción es enorme.

Cuando el alimento es abundante, básicamente bacterias y microalgas, se pueden observar concentraciones de miles de individuos.

Entre los animales, quizás el ejemplo más conocido de partenogénesis sea el de las pulgas de agua.

Mientras las condiciones del medio se mantienen más o menos estables a lo largo del tiempo, las hembras de pulga de agua producen huevos partenogenéticos mediante un proceso llamado apomixis.

Sus óvulos no sufren meiosis, es decir, no se dividen en dos células con la mitad de la dotación genética cada una, sino que comienzan el desarrollo de un nuevo embrión de forma directa.

La descendencia resultante está formada por individuos femeninos que son clones de su madre.

Sin embargo, cuando las condiciones del medio cambian, esas mismas poblaciones de pulgas de agua recurren al sexo como mecanismo reproductivo.

¿Por qué?

El sexo implica mezcla de genes, recombinación de ADN, y esa mezcla incrementa las posibilidades de adaptación a las nuevas condiciones ambientales y, en consecuencia, las posibilidades de supervivencia de la especie.

Pero para que eso sea posible, los dos gametos, han tenido que fusionarse y perder su identidad. Han tenido que desaparecer. Algo que en lenguaje coloquial llamamos muerte.

En palabras de la bióloga estadounidense Lynn Margulis, una de las más relevantes y revolucionarias figuras en el ámbito de la evolución durante la segunda mitad del siglo XX y la primera década del XXI, “la muerte fue la primera enfermedad de transmisión sexual”.

Puedes ver el episodio “Amor y Muerte” (25 minutos. V.O. en Español. Subtitulado en Inglés y Portugués) de nuestra serie “Planeta microbio” en este enlace:

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La búsqueda de la inmortalidad ha sido una de las obsesiones del ser humano desde que tomó conciencia de su propia muerte.

Dejando al margen cualquier otra aproximación, y contemplándolo desde un punto de vista puramente biológico, podemos considerar a cualquier ser vivo como un sistema físico. Y, en consecuencia, sometido a las leyes del mundo físico.

Unas de las leyes más importantes en este ámbito son las leyes o principios de la termodinámica.

La primera, quizás la más conocida, afirma que la energía ni se crea ni se destruye, solamente se transforma. Y la segunda, expresada coloquialmente, viene a decir que cualquier sistema físico tiene tendencia a desordenarse espontáneamente.

En principio, esas leyes son aplicables a cualquier sistema cerrado, es decir, aislado del medio.

Sin embargo, los seres vivos no somos sistemas cerrados. Mantenemos un intercambio permanente de materia y energía con nuestro entorno. Y gracias a ese intercambio podemos escapar del yugo termodinámico y conservar nuestro “orden”, al menos durante cierto tiempo.

El mantenimiento de ese orden es lo que llamamos homeostasis y es lo que nos permite mantenernos con vida en un constante estado de equilibrio dinámico.

Pero, ¿qué pasa cuando somos incapaces de mantener ese equilibrio?

Pues que nos desordenamos y, finalmente, morimos.

¿Por qué nos desordenamos? ¿Por qué perdemos la capacidad de mantener la homeostasis?

Todos los seres vivos actuales guardamos la información genética en forma de ADN.

Los organismos eucariotas, como nosotros, tenemos nuestro ADN protegido dentro del núcleo de nuestras células y organizado en pequeños paquetes. Cada uno de esos paquetes es lo que se llama un cromosoma.

Los estudios sobre el envejecimiento y la muerte de nuestras células han demostrado que es precisamente en esa forma de organización de nuestro ADN donde radica el problema.

Los cromosomas están formados por moléculas lineales de ADN, y en los extremos de cada una de ellas existe una porción de ADN que recibe el nombre de telómero. Esa porción es la que evita que, durante la división de las células, los diferentes cromosomas se enlacen entre sí por los extremos. Pero cada vez que una célula se divide, los telómeros de sus cromosomas se van acortando. Finalmente, tras un determinado número de divisiones, los telómeros son ya tan cortos que el ADN de los cromosomas no se puede duplicar adecuadamente, la célula no se puede dividir y termina muriendo.

Etapa final de la división binaria o bipartición de un protozoo ciliado.

Este proceso de muerte celular recibe el nombre de apoptosis. Y el número de veces que una célula se puede dividir antes de morir se llama límite de Hayflick y varía de unos organismos a otros.

Para la mayoría de nuestras células ese límite es de alrededor de 60 divisiones. Sin embargo, tenemos células capaces de superarlo.

Esas células son las células germinales, que dan origen a los óvulos y los espermatozoides, y las células madre, que pueden dividirse indefinidamente.

¿Quiere eso decir que esas células son inmortales?

Aparentemente sí.

En ocasiones, otras células de nuestro organismo son capaces de evitar el límite de Hayflick y comienzan a dividirse descontroladamente. Cuando eso sucede nos enfrentamos a un serio problema: el cáncer.

Células cancerosas humanas en diferentes fases de mitosis.

Tal como explica el profesor Pedro Luis Fernández, Jefe del Servicio de Anatomía Patológica del Hospital Germans Trias i Pujol, «el término cáncer es una palabra latina que quiere decir cangrejo, y es cómo denominaban los antiguos médicos griegos y romanos a unas lesiones que eran destructivas en el organismo y que solían tener la forma de este animal.

El origen del cáncer se encuentra dentro de las propias células del organismo. Algunas de estas células pueden sufrir cambios en su comportamiento normal y comportarse de una manera agresiva. Son lo que llamamos las células cancerosas.

En realidad, el cáncer no es una enfermedad sino una serie de enfermedades que tienen unas características en común. Pueden aparecer en cualquier célula del organismo y en cualquier tejido, pero eventualmente pueden comportarse de tal manera que pueden acabar matando al individuo.

Gran tumor canceroso en el pulmón de un paciente.

Las características comunes a las células cancerosas son múltiples, pero entre ellas destacan tres:

La primera es que pueden evadir la muerte celular programada, lo que llamamos la apoptosis y, por lo tanto, pueden vivir mucho más tiempo del normal.

La segunda es que pueden multiplicarse mucho más rápidamente y muchas más veces de lo normal, superando lo que llamamos el límite de Hayflick. Además, si las ponemos en cultivo y les proporcionamos los nutrientes adecuados, podemos decir que quedan inmortalizadas.

Finalmente, una tercera característica sería que, como son células propias, son capaces de evadir los sistemas que las reconocen como extrañas, entre los que destaca el sistema de vigilancia inmune, y evitar esa muerte producida por el propio organismo.

Podemos hacer un símil con la famosa película de Ridley Scott, con un alien que surge, crece, se nutre y puede, eventualmente, acabar matando al organismo. Pero se trata de un ente egoísta, un ente estúpido y suicida,que puede acabar matando a su fuente de subsistencia, ya que, a diferencia de lo que ocurría con el ente de la película, no puede pasar de un individuo a otro.

¿O sí?

Existe lo que los especialistas llamamos el cáncer hereditario. Sin embargo, no es que pase de una persona a otra en el momento de la reproducción sino que las células reproductivas, los óvulos o los espermatozoides, pueden albergar alteraciones genéticas que pueden transmitirse a la descendencia sin que ello signifique necesariamente que van a padecer un cáncer. Simplemente puede ocurrir que, a lo largo de la vida de un individuo, y por influencias del exterior, como pueden ser agentes carcinógenos, se suman otras alteraciones genéticas que acaban desarrollando una enfermedad maligna, un cáncer, que suele ocurrir en los individuos adultos.

La aparición del cáncer provoca un desequilibrio en los organismos que lo sufren, una pérdida de su homeostasis, de su capacidad para autorregularse y mantener su funcionamiento normal. Sin embargo, la aparente “inmortalidad” de las células cancerosas nos da algunas claves para buscar posibles vías mediante las que alcanzar la tan anhelada inmortalidad.»

Desde su aparición en el planeta, la vida se ha diversificado enormemente. La evolución biológica, siempre en respuesta a la evolución propia del planeta, ha dado pie a la aparición de numerosas formas de vida. Y cada una de ellas ha desarrollado una manera única, singular, de mantener su homeostasis.

¿Es posible que alguna de ellas haya logrado evitar el desorden y, en consecuencia, la muerte?

La respuesta a esa pregunta seguramente la tendremos que buscar en formas de vida mucho más antiguas y simples que nosotros.

Los protozoos y las microalgas, todos ellos organismos eucariotas formados por una única célula, llevan habitando el planeta desde mucho antes de que apareciéramos los animales. Así que podríamos pensar que han tenido mucho más tiempo para buscar una solución al problema.

Grupo de protozoos ciliados del género Paramecium.

¿La han encontrado? ¿Han conseguido ser inmortales?

Organismos aparentemente tan simples como los protozoos son capaces de dividirse más de 200 veces, muchas más veces que nuestras células normales. Ellos también tienen su ADN organizado en cromosomas como los nuestros, y esos cromosomas también tienen telómeros en sus extremos.

¿Cómo evitan que esos telómeros se acorten?

El secreto está en un enzima, una molécula que reconstruye los telómeros después de cada división. Esa molécula aparentemente “mágica” se llama telomerasa.

Ese mismo enzima aparece en nuestras células germinales, nuestras células madre y, desafortunadamente, también en las células cancerosas.

De todas maneras, se ha podido comprobar que protozoos como los paramecios también sufren senescencia, es decir, también envejecen y acaban perdiendo su capacidad reproductiva. Por lo tanto, parece que esos organismos tampoco han conseguido la inmortalidad.

Secuencia de la destrucción de la membrana y consiguiente muerte de dos protozoos ciliados. Arriba Paramecium bursaria. Abajo Paramecium caudatum.

Todos los organismos de los que hemos hablado hasta ahora están formados (nosotros también) por células eucariotas, células con núcleo y con el ADN organizado en forma de cromosomas lineales. Pero ¿qué sucede con las bacterias y las arqueas?

Bacterias y arqueas son organismos procariotas, no tienen un núcleo celular definido. Y su material genético, su ADN, no está empaquetado en cromosomas lineales, sino que forma un único cromosoma circular.

Al ser circular, el cromosoma bacteriano no tiene extremos y, por tanto, tampoco tiene telómeros, de manera que no sufre acortamiento durante los ciclos de división y reproducción.

Podríamos pensar, como se ha pensado durante mucho tiempo, que, debido a esa característica, las bacterias y las arqueas son inmortales. Sin embargo, estudios recientes llevados a cabo con una de las bacterias más conocidas, la famosa Escherichia coli, han demostrado que eso no es del todo cierto. Algunas de las células resultantes de la división de esta bacteria, de su reproducción por bipartición, muestran una capacidad reproductiva menor que la de sus hermanas, es decir, envejecen y, finalmente, su línea de descendencia acaba desapareciendo.

Parece, entonces, que ni la reproducción por bipartición, ni la posesión de un cromosoma circular, sin telómeros, aseguran la inmortalidad.

¿Existe alguna otra estrategia? ¿Hay alguna otra posibilidad de ser inmortal?

Algunos grupos de bacterias, entre ellas las que conforman los géneros Bacillus y Clostridium, tienen la capacidad de formar endosporas como estrategia de resistencia cuando las condiciones del entorno no son adecuadas.

Podríamos considerar estas endosporas bacterianas como diminutas “cápsulas del tiempo” en cuyo interior permanece la bacteria en un estado “durmiente”. Cuando las condiciones ambientales vuelven a ser favorables, la espora se abre, germina, y reaparece la bacteria de su interior.

Poblacion bacteriana con algunas células esporuladas.

La cuestión entonces es ¿cuánto tiempo puede permanecer la bacteria en el interior de la espora en ese estado “durmiente”?

En 1995, investigadores californianos publicaron la “resurrección” de una bacteria, o mejor, la germinación de una de esas esporas bacterianas, hallada en el interior del intestino de una abeja preservada en ámbar durante más de 25 millones de años. (Cano, R. J. and Borucki, M. K.: 1995, Revival and Identification of Bacterial Spores in 25–40 Million-Year-Old Dominican Amber, Science 268, 1060–1064.)

Pero aún hay más.

Cinco años más tarde, en el año 2000, otro grupo estadounidense de investigadores publicó un estudio en el que afirmaba haber “resucitado” otra bacteria. Esta vez la espora estaba incluida en un cristal de sal extraído desde más de 500 m de profundidad en la formación geológica Salado, en Nuevo Méjico. Y su antigüedad era de 250 millones de años. (Vreeland, R. H., W. D. Rosenzweig and D. W. Powers. 2000. Isolation of a 250 million-year-old halotolerant bacterium from a primary salt crystal. Nature. 407 (6806): 897-900.)

¿Es eso la inmortalidad?

Puedes ver el episodio «En busca de la inmortalidad» (25 minutos. V.O. en Español. Subtitulado en Inglés y en Portugués) de nuestra serie “Planeta microbio” en este enlace:
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