martes, 21 de enero del 2020 Fecha
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¡Las Nebulosas! Mucho más que simple gas y polvo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Nebulosas    ~    Comentarios Comments (0)

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                  Conexiones sin fin

Si contáramos una sinapsis cada segundo, tardaríamos 32 millones de años en hacer el recuento. Si consideramos el número posible de circuitos neuronales, tenemos que habérnosla con cifras hiperastronómicas: 10 seguido de al menos un millón de ceros (En comparación con el número de partículas del universo conocido asciende a “tan sólo” 1079 es decir, es el número conocido como NEdd (Número de Eddintong) que es:

15.747.724.136.275.002.577.605.653.961.181.555.468.044.717914.527.116.709.366.231.425.o76185.631.031.296 protones y el mismo número de electrones, fue calculado por Arthur Eddintong allá por la década de 1920. Pues bien, esa descomunal cifra, se queda muy corta si la comparamos con las conexiones de nuestro cerebro. De ahí viene lo que decimos de que, “nuestros cerebros son las máquinas más complejas del Universo”. Y, desde luego, el comentario no está lejos de ser cierto.

Resultado de imagen de ¿Qué es la Mente?

La luz se mueve tan rápidamente que nuestra experiencia cotidiana no nos induce a pensar que el valor de su velocidad pueda ser finito. Es comprensible, por tanto, que los científicos creyesen (o incluso diesen por sentado) hasta el siglo XVII que la luz se transmitía de forma instantánea.

La luz la podemos ver de muchas maneras, y, los rayos son una forma de radiación electromagnética que se forman con las tormentas. Los rayos son el elemento más espectacular de una tormenta eléctrica. Por otra parte, también la materia que resulta ser energía, y, cualquier clase de materia, en las debidas circunstancias puede emitir luz, es decir, emite cuantos de luz: fotones que es la manera de expresarse de la materia bariónica que es la que podemos ver y forman las estrellas, las galaxias y también a nnosotros los seres vivos “inteligentes”.

Hablemos de las Nebulosas:

La Nebulosa del Capullo desde CFHT

¿Quién sabe como podría ser aquella Nebulosa de la que surgió el Sistema Solar? ¿Sería como ésta que llaman, por su , del Capullo? Algunas veces me da que pensar nuestra presencia aquí, en el planeta Tierra y, con la imaginación, viajo hacia muy atrás en el tiempo, “veo” una estrella masiva que, llegado al final de su ciclo en la secuencia principal, expulsa sus capas exteriores de materia al espacio interestelar que, en ese momento, ha sido sembrado del gas y el polvo del que, millones, o miles de millones de años más tarde, surgiría nuestro Sistema Solar.

Las Nebulosas, esas nubes de gas y polvo que abarcan extensiones de -luz y que pueblan el cielo. Son en realidad, criaderos de estrellas y de sistemas solares. De una de ellas, hace ya de eso miles de millones de años, surgió nuestro propio Sistema Solar. Es curioso constatar que fueron dos filósofos,Immanuel Kant y pocos años más tarde Pierre Simon de Laplace, los que por primera vez expusieron en sendos libros, una teoría sobre el nacimiento del sistema solar y, aunque sus teorías no fueran perfectas y adolecieran de visibles carencias (vistas en perspectiva retrógrada desde esta ), no deja de llamar la atención que, filósofos y no astrónomos, pusieran su mirada en el amanecer del sistema al que pertenecemos.

Resultado de imagen de libros de descartes

                                          Descartes denominó a las galaxias como “Universos Islas”

Bueno, si queremos ser precisos, René Descartes (1596-1650) fue el primero en intentar buscar una explicación científica, en el sentido moderno. Le siguió el naturalista Buffon (1707-1788) propuso la primera teoría catastrofistade la formación del Sistema Solar. La llamada teoría de las Mareas. Buffon sugirió que el Sistema Solar surgió de la eyección de materia solar tras el choque del Sol con un cometa hace 70.000 años.

Si continuamos profundizando, siempre nos encontraremos con algún que otro pensamiento que nos lleve a querer desvelar ese principio del conjunto planetario al que pertenecemos, ningún gran descubrimiento ha nacido por generación expontánea y, casi siempre, ha sido fruto del enlace de muchas ideas que, con el tiempo, se fueron perfeccionando.

Nebulosa Rosetta

                                  Rosetta. Ese es el de esta Nebulosa situada a 5.500 años-luz de nosotros

Aunque ya en épocas en que se confundían con las galaxias los astrónomos griegos anotaron en sus catálogos la existencia de algunas nebulosas, las primeras ordenaciones exhaustivas se realizaron a finales del siglo XVIII, de la mano del francés Charles Messier y del británico William F. Herschel.

En el siglo XX, el perfeccionamiento de las técnicas de observación y la utilización de dispositivos de detección de ondas de radio y rayos X de procedencia no terrestre completaron un detallado cuadro de Nebulosas, claramente diferenciadas en origen y características de las galaxias y los cúmulos de estrellas, lo que hizo posible estudiar sus propiedades de sistemática. En la Tabla de Objetos Messier, existen clasificadas muchas de ellas, y, entre las más conocidas podríamos citar a las siguientes:

a.

                                                                     Nebulosa del Cangrejo en Tauro

La Nebulosa de la Laguna con gas, polvo y estrellas

Nebulosa de la Laguna en Sagitario

Trifid 3.6 8.0 24 microns spitzer.png

Nebulosa Trífida en Sagitario

https://i2.wp.com/www.astrosirio.org/wp-content/uploads/2016/10/M27_HSO.jpg

Nebulosa de Dumbell en Vulpécula

http://2.bp.blogspot.com/-az-rChkzpD4/Tm9SUJr4G_I/AAAAAAAAHMM/iynnMNxF0Cg/s1600/m42_vargas.jpg

La Gran Nebulosa de Orión en Orión

                           Nebulosa planetaria “del Búho” en Osa Mayor
                                              Nebulosa de Orión, M42, otra perspectiva
Nebulosa Testa di Cavallo, nebulose, stelle
                                                              Nebulosa de la Cabeza de Caballo
                                        Nebulosa Norteamericana en la Constelación del Cisne.

La Nebulosa de la Gaviota

Esta es la Nebulosa de La Gaviota que abarca 100 años-luz de espacio y se encuentra situada a 3.800 años-luz de la Tierra

Existen casi 4 000 nubes de este sólo en nuestra Galaxia,y cada una tiene una masa que oscila entre 100 000 y 200 000 masas solares. El Hidrógeno y el Helio presentes en las Nebulosas existen desde el principio del Universo. Los elementos más pesados, como el Carbono, Oxígeno, Nitrógeno y Azufre, de más reciente formación, proceden de transmutaciones estelares que tienen lugar en el interior de las estrellas.

Y, como sería interminable el reseñar aquí todas la Nebulosas existentes en el cielo, sólo nos limitamos a dejar una reseña de varias de ellas de entre un inmenso de variadas Nebulosas que pueblan el Universo. Lo que es ineludible por ser el objetivo principal de divulgar el conocimiento de la Astronomía, al tratar sobre Nebulosas, es explicar lo que una Nebulosa es, y, las clases o variedades más importantes que de ellas existen, así que, sin más preámbulo pasamos a exponer lo que son estos objetos del cielo.

La Telaraña Cósmica de la Nebulosa Tarántula

La conocida como Nebulosa de la Tarántula que ocupa mil años-luz de espacio y está muy próxima, sólo 1.500 a.l. nos separan de esta araña cósmica. Ahí a la derecha de la imagen, podemos contemplar un cúmulo de estrellas masivas que resaltan azuladas en toda la región que ocupan al haber ionizado el material circundante con sus energéticas radiaciones ultravioletas.

En realidad, ¿qué es una nebulosa?

Se llama Nebulosa a una nube de gas y polvo situada en el espacio. El término se aplicaba originalmente a cualquier objeto con apariencia telescópica borrosa, pero con la llegada de instrumentos más potentes Tecnológicamente hablando, se descubrió que muchas nebulosas estaban en realidad formadas por estrellas débiles. En 1864, W. Huggins descubrió que las verdaderas nebulosas podían distinguirse de aquellas compuestas de estrellas analizando sus espectros.

En la actualidad, en término Nebulosa significa nebulosa gaseosa. El término nebulosa extragaláctica, utilizado originalmente para describir galaxias es obsoleto. Existen tres tipos principales de nebulosas gaseosas:

 (Foto: ESO/H. Drass et al.)

  1. Las Nebulosas de emisión, que brillan con luz propia.
  2. Las Nebulosas de reflexión, que reflejan la luz de fuentes brillantes próximas estrellas.
  3. Las nebulosas oscuras (o nebulosas de absorción), que aparecen oscuras frente a un fondo más brillante.

Este amplio esquema de clasificación ha sido extendido sobre todas las longitudes de onda, dando lugar a términos nebulosas de reflexión infrarroja. Las nebulosas de emisión incluyen a las nebulosas difusas o regiones H II situadas alrededor de las estrellas jóvenes, las nebulosas planetarias que se hallan alrededor de las estrellas viejas y los remanentes de supernovas.

Vía Láctea sobre Suiza

Todas estas Nebulosas que podemos ver para nuestro regocijo y asombro, están en nuestra Vía Láctea, una Galaxia entre cien millones más que, contiene todo aquello que en el Universo pueda existir, ya que, al fin y al cabio, ¿qué es una galaxia sino un universo en miniatura? Y, entre las muchas maravillas que la Galaxia contiene, también exhibe un variado de Nebulosas que podemos admirar como las siguientes:

NEBULOSA BIPOLAR

Nube de gas con dos lóbulos principales que están situados simétricamente a cada lado de una estrella central. Esta bipolar se debe a la eyección de material por la estrella en direcciones opuestas. En algunos casos el material que fluye escapa a lo largo del eje de rotación de un denso disco de material que rodea a la estrella, y que la puede oscurecer completamente en longitudes de onda óptica. Las Nebulosas bipolares pueden ser producidas por el flujo de materia procedente de estrellas muy jóvenes o muy viejas.

NEBULOSA BRILLANTE

NGC 6302: nebulosa “bicho” grande y brillante

NGC 6302 una Nebulosa brillante que tiene una temperatura superficial de aproximadamente 250 mil grados centígrados debido a que su estrella central, en exceso caliente, hace de nebulosa planetaria peculiar, una muy brillante conglomeraciópn de gas y polvo. El telescopi Espacial Hubble captó esta bella imagen nosotros.

Nube luminosa de gas y polvo interestelar. El término incluye a las nebulosas de emisión, en las que el gas brilla con luz propia; y las nebulosas de reflexión en las que el gas y el polvo reflejan la luz de las estrellas cercanas.

NEBULOSAS DE ABSORCIÓN – NEBULOSA OSCURA

 

Nube de gas y polvo interestelar que absorbe la luz que incide sobre ella detrás, de manera que parece negra frente a un fondo más brillante. La luz absorbida calienta las partículas de polvo, las cuales rerradian parte de esa energía en forma de radiación infrarroja. Parte de la luz del fondo no es absorbida, sino que es difundida o redirigida. La Nebulosa de la Cabeza del Caballo en Orión es una famosa nebulosa oscura; otro ejemplo es el Saco de Carbón, cerca de Cruz que oculta parte de la Vía Láctea.

NEBULOSA DE EMISIÓN

Nube luminosa de Gas y polvo en el espacio que brilla con luz propia. La luz ser generada de varias maneras. Usualmente el gas brilla porque está expuesto a una fuente de radiación ultravioleta; algunos ejemplos son las regiones H II y las Nebulosas planetarias, que son ionizadas por estrellas centrales.

El gas también brillar porque se ionizó en una colisión violenta con otra nube de gas, como en los objetos Herbig-Haro. Finalmente, de la luz de los remanentes de supernovas como la Nebulosa del Cangrejo está producida por el proceso de radiación sincrotón, en el que las partículas cargadas se mueven en espiral alrededor de un campo magnético Interestelar.

NEBULOSA DE REFLEXIÓN

 

Al igual que las otras, es una nube de gas y polvo interestelar que brilla porque refleja o difunde la luz de estrellas cercanas. La luz procedente de una nebulosa de reflexión tiene las mismas líneas espectrales que la luz estelar que refleja, aunque es normalmente más azul y puede estar polarizada. Las nebulosas de reflexión aparecen a menudo junto a las nebulosas de emisión en las regiones de formación estelar reciente. El Cúmulo de las Pléyades está rodeado por una nebulosa de reflexión.

NEBULOSA DIFUSA

Otra nube de gas y polvo interestelar que brilla debido al efecto sobre ella de la radiación ultravioleta procedentes de las estrellas cercanas. En la actualidad se recomienda el uso del términoRegión H II para referirse a este de nebulosas. El calificativo de “difuso” data de la época en la que las nebulosas eran clasificadas de acuerdo a su apariencia en el óptico. Una nebulosa difusa era una que mantenía su aspecto borroso incluso cuando se observaba aumentada a través de un gran telescopio, en contraposición a aquellas que podían ser resueltas en estrellas. Esta de arrina es la Gran Nebulosa Carina, inmensa nebulosa difusa más grande que la famosa Nebulosa de Orión.

NEBULOSA FILAMENTARIA

NGC-6992 Nebulosa del velo

Grupo de nubes de gas y polvo alargadas con una estructura en de finos hilos vista desde la Tierra. Muchas estructuras filamentarias pueden realmente ser hojas vistas de perfil, en vez de hilos. Las nebulosas filamentarias más conocidas como la Nebulosa del Velo, son remanentes de supernova. Aunque estos remanentes tienen temperaturas de 10 000 K, son en realidad las partes más frías del remanente, pudiendo alcanzar otras partes de ella temperaturas superiores a 1.000.000 K.

NEBULOSA PLANETARIA

Archivo:NGC6543.jpg

Brillante nube de gas y polvo luminoso que rodea a una estrella altamente evolucionada. Una nebulosa planetaria se cuando una gigante roja eyecta sus capas exteriores a velocidades de unos 10 km/s. El gas eyectado es entonces ionizado por la luz ultravioleta procedente del núcleo caliente de la estrella. A medida que pierde materia este núcleo queda progresivamente expuesto, convirtiéndose finalmente en una enana blanca (lo que pasará con nuestro Sol). Las nebulosas planetarias tienen típicamente 0,5 a.l. de diámetro, y la cantidad de material eyectado es de 0,1 masas solares o algo más.

Debido a la altísima temperatura del núcleo, el gas de la nebulosa está muy ionizado. La Nebulosa Planetaria dura unos 100.000 años, tiempo durante el cual una fracción apreciable de la masa de la estrella es devuelta al espacio interestelar. Las nebulosas planetarias se llaman así porque a los antiguos observadores les recordaba un disco planetario. De hecho, las formas detalladas de las nebulosas planetarias reveladas por los modernos telescopios cubren muchos tipos diferentes, incluyendo las que tienen de anillos (como la Nebulosa Anular), forma de pesas, o irregular.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/MyCn18-crop.png

Algunas nebulosas planetarias presentan ansae, unas pequeñas extensiones a lado de la estrella central, que se piensa que son producidas por eyección a alta velocidad de material de un flujo bipolar.

Los cometas, asteroides y meteoritos aportan importantes pistas conocer la composición de la nebulosa solar. Discos similares de gas y polvo han sido detectados alrededor de estrellas jóvenes cercanas, notablemente Beta Pictoris.

Mucho más es lo que podríamos decir de las Nebulosas. Sin embargo, estimamos debidamente cumplido el objetivo de enseñar aquí, de manera sencilla, lo que son las Nebulosas y, si algunos de los lectores (aunque sean pocos), han aprendido algo sobre ellas, el objetivo está cumplido y nos damos por pagados.

Gracias por la visita. Nos veremos en las estrellas.

emilio silvera

La fortaleza de la vida

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo y la Vida    ~    Comentarios Comments (0)

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Este trabajo está hermanado con otro, llamado (a la inversa de éste) La fragilidad de la vida. La verdad es que debían aparecer más juntos en el tiempo, consecutivos, pero no pudo ser. El volumen de información del tema que trato aquí resultó terriblemente grande y me llevó mucho tiempo dar por completo el trabajo. Y aún me quedo con la sensación de que alguna información interesante se queda afuera.

La exploración que están realizando en Marte los dos robots de la NASA ha causado que los medios periodísticos se saquen de la manga el tema de los microbios capaces de sobrevivir en hábitats extremos, porque éstos son los que se podrían hallar en las condiciones que presenta Marte hoy en día. Y también en otros planetas y lunas de nuestro Sistema Solar.

Pique para ampliar (47 Kb)
Ampliación de lo que parece un antiguo microbio fosilizado en un meteorito al que se considera proveniente de Marte.
Créditos de la Imagen: NASA
(La forma alargada ha sido coloreada)

El ciudadano común está impresionado, pero aclaremos no es un tema nuevo: la exobiología lo viene discutiendo y tratando extensamente desde hace años. En Internet hay sitios enteros dedicados a este tipo de información.

Sin embargo, la sensación existe: la gente está sorprendida, los propios científicos están sorprendidos.

Después de convivir durante al menos dos o tres siglos con la creencia de que la vida está conectada directamente con el sol, el agua y las temperaturas moderadas (proveniente del conocimiento científico, no de mistificaciones), en un par de décadas, y más que nada en los últimos años, nos hemos topado con el descubrimiento de que la vida medra en ambientes inimaginables de la Tierra, una vida adaptada —muy bien adaptada y a gusto— a condiciones muy fuera de la línea de lo que considerábamos posible.

Especulábamos, con cierta tristeza, sobre las arideces, sequedades, temperaturas y condiciones químicas imposibles de los planetas y lunas de nuestro sistema. Muchos de nosotros hemos escuchado más de una vez que nuestro planeta es el único favorable para la vida: un planeta de agua, con una luna única, una rotación estable que otros no tienen, con un movimiento de placas y una vida a nivel geofísico (interna) que no se observa en otros lugares. Y esto es bastante cierto, claro.

Nuestro planeta tiene en sus océanos el ambiente más enorme que se pueda imaginar como caldero para experimentar con la vida. A los científicos les parecía —y hasta lo juraban— que sólo aquí podía haberse desarrollado la vida que conocemos.

Alguien puede agregar que nuestro planeta de por sí es, además, un lugar templado. Y es cierto, pero no por eso deja de tener sitios que creemos que son, por definición, por lo que sabemos de las células, los organismos y su funcionamiento, definitivamente “inhabitables”.

También hemos escuchado interminablemente sobre la capacidad única del extremo inferior de la cadena de producción alimenticia, las plantas, que son las únicas capaces de generar las células de sus cuerpos a partir de lo básico: el agua, los minerales y la luz del sol. Sin ellas, sin la fotosíntesis —nos decían en una de las primeras clases de biología—, la vida no es posible.

Ahora los científicos se han encontrado con seres que, con extrañas soluciones de adquisición de alimento y equilibrio de energía y una bizarra relación con el medio ambiente, viven en sitios absolutamente crueles e inesperados. De pronto parece que casi cualquier lugar de nuestro mundo tiene organismos que viven ahí.

Aclaremos que no es que estos organismos apenas sobreviven en estas condiciones, sino que estos ambientes extremos son su hábitat natural. Viven felices ahí. Los ambientes extremos son sus hogares. Más de uno de esos seres muere si se lo extrae de su ambiente y se lo coloca en condiciones que para nosotros —y para la vida en general que conocíamos hasta ahora— serían paradisíacas.

Es por ello que se les ha denominado extremófilos.

Es obvio que descubrir vida que prolifera feliz en estos ambientes extremos ha llevado a una explosión de la imaginación de los que buscan vida fuera del planeta. Ahora es mucho más plausible pensar que ahí fuera puede haber algo vivo. Sí, nuestros océanos pueden haber sido la sopa primordial de la vida, pero los componentes podrían haber llegado desde el espacio —porque se los detecta en las nubes interestelares y en los meteoritos que caen aquí— y también podría ser que desde aquí hayan saltado de regreso al espacio… No es un afiebrado divague mío, es lo que se especula hoy en algunas corrientes científicas.

No es que la vida terrestre haya necesitado cohetes y cápsulas espaciales para salir del planeta (¿las suelas sucias de los astronautas?), sino que se habría desparramado debido a desprendimientos producidos por los impactos de los asteroides y cometas que han golpeado periódicamente nuestro mundo. Una retro-panspermia, lo inverso de lo que se ha especulado siempre.

Hay extremófilos y extremófilos

Que los nombremos bajo un único denominador puede hacer parecer que todos ellos son una misma cosa, una misma clase de organismo, incluidos dentro de un tipo, clase o philum. Pero hay una buena variedad de formas.

También es importante definir qué es un ambiente extremo —para la vida, claro— y qué no lo es. Antes de toda esta seguidilla de impresionantes hallazgos, un “ambiente extremo” era aquel en el que la vida no podía existir.

Imagen del que sería el microbio más antiguo hallado hasta ahora (Birger Rasmussen, Australia)

Es obvio que cada vez que se encuentra en esos lugares algo que se retuerce, reproduce, alimenta y crece, las fronteras cambian.

¿Cuál sería una definición básica para determinar hasta dónde pueden colonizar ambientes los seres vivos?

En general todo organismo tiene funciones que debe mantener para poder sobrevivir, y la mayoría de ellas están basadas en el intercambio de materia y energía con el medio. Es decir, que el medio debe permitirle realizar estas funciones.

A medida que descubrimos lo que la propia vida —sólo adaptándose— ha logrado hacer desde hace millones de años, las nuevas maneras que han surgido de adquirir energía y alimentos, descubrimos que no hay definiciones que valgan.

He visto que se habla de organismos medrando bajo stress. Esto significa, para mí, que un individuo de una de estas especies extremófilas se encuentra en situación incómoda en ese ambiente extremo, sufriendo. Esto sería correcto decirlo si queremos pensar que todos los organismos están adaptados, en realidad, a las condiciones físicas y químicas estándar —medias— de la superficie de la Tierra, y que a veces la naturaleza los obliga a estar en otros sitios menos bondadosos, donde deben esforzarse por sobrevivir. Y que las condiciones que generan stress son las situaciones en las que se somete a un organismo a variaciones, hacia cualquier extremo, de las condiciones estándar.

Bien podría ser al revés. Ya veremos que las condiciones en las que apareció la vida podrían ser las llamadas “extremas”, no las moderadas.

Ocurre que así como durante mucho tiempo nuestra cultura se dejó llevar por el antropocentrismo —y también por un rancio centrismo cultural, como cuando Europa se encontró con América—, si pensamos de este modo nos estamos dejando arrastrar por otro desplazamiento del punto de vista: los organismos que viven en esas condiciones no pueden estar sufriendo, porque están absolutamente adaptados. Allí viven felices y en las condiciones que necesitan. Si se los quita de ahí y se los pone en el mejor de los paraísos campestres de nuestro mundo conocido, en el más fértil, templado y rico que queramos, ellos mueren.

Analicemos ahora los extremos de los que hablamos. Son de dos clases. Fisicos: temperatura, radiación, presión. Y geoquímicos: desecación, salinidad, concentración de oxígeno, acidez, potencial de oxidación.

Para manejarse con estos extremos, los organismos han generado distintas estrategias, dependiendo de cada caso. Evolucionando, han desarrollado respuestas que llevaron a fisiologías distintas o una capacidad de reparación del daño que les produce el medio. Como nosotros, por ejemplo, que transpiramos para regular nuestra temperatura y regeneramos la piel constantemente.

Aislarse del medio es una solución. Nosotros lo hemos hecho con nuestra piel, y no hablemos de —para ir a extremos— los escarabajos, con sus durísimas armaduras.

Cyanidium caldarium (famosa y enigmática alga roja, eucariota y también termófila) y Dunaliella acidophila (microalga, eucariota) viven en un pH de 5 (ácido) y pueden resistir aún peores (hasta pH 0, que es un valor terrible: es la acidez de una disolución de ácido clorhídrico). Estas células tienen un citoplasma neutro, mientras que sus proteínas externas son tolerantes del ácido.

Dije antes que un organismo que vive en un ambiente extremo no debería ser considerado como uno de nosotros que se ha modificado a causa de las agresiones. Bien puede ser al revés: quién dice que estos organismos no son mucho más viejos que nosotros y que nuestros ancestros son los que cambiaron en respuesta a condiciones más suaves.

Los pozos termales alojan vida extrema

Si un extremófilo vive en un ambiente con más de una característica extrema, entonces es un poliextremófilo, como por ejemplo Sulfolobus acidocalcarius, una archea que vive en un medio de 80° C y, como si eso fuera poco, con un pH de 3.

Ya dije que se han encontrado extremófilos que pertenecen a muchas divisiones de los seres vivos.

Entre ellos hay eucariotas, que son aquellos cuyas células tienen la información genética envuelta dentro de una membrana que envuelve lo que llamamos núcleo. Las células de las plantas y de los animales pluricelulares casi siempre son eucariotas.

También hay procariotas —bacterias y archeas—, organismos ancestrales desde el punto de vista filogenético. Son seres unicelulares que tienen la información genética dispersa por su citoplasma: no tienen núcleo.

Y entre los extremófilos no faltan los pluricelulares, y hasta hay vertebrados, aunque parezca increíble.

Con respecto a algo que dije antes, sepamos que entre los termófilos (seres que viven en temperaturas extremas) aparecen más que nada procariotas (ancestrales, como dijimos), de modo que, basándonos en el punto de vista evolutivo, se deduce que los primeros ambientes de la vida —lo “normal” en los ecosistemas antiguos— tenían estas condiciones extremas.

Unos microbios muy primitivos hallados por científicos chinos en rocas cubiertas por el mar hace 1.400 millones de años parecen dar apoyo a la teoría sobre el origen de la vida a partir de “chimeneas subterráneas”.

Las evidencias geológicas encontradas en rocas cerca de la Gran Muralla, en el noreste de China, desafían la actual teoría que dice que la evolución depende exclusivamente de la luz del sol.

Los estudios parecen apuntar a que varios microbios fosilizados, del tamaño de un micrón y forma de bulbo o de hilo, fueron capaces de sobrevivir en condiciones extremas, sin luz ni oxígeno, a temperaturas y niveles de presión extremos.

Los microbios obtenían energía y nutrientes mediante la transformación de sulfuro de hidrógeno, un gas tóxico para el ser humano y muchos de los animales actuales, y que era emitido en forma de humo oscuro por chimeneas naturales.

Los expertos consideran que el descubrimiento (logrado por Li Jianghai, profesor del Instituto de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Beijing) es importante para acercarse a la comprensión del origen de la vida y evaluar la posibilidad de que también se haya iniciado la vida en otros planetas.

Al extremo de mucho, mucho calor


Thermocrinis ruber, bacteria amante del calor
© K.O.Stetter & R.Rachel, Univ.Regensburg

La temperatura afecta a los tres tipos fundamentales de moléculas biológicas —lípidos, proteínas y ácidos nucleicos— produciendo cambios en su estructura que desembocan, entre otras cosas, en la desnaturalización (degradación) de estas moléculas.

También hay una correlación inversa entre la solubilidad de los gases en el agua y la temperatura, de manera que a altas temperaturas se puede producir falta de oxígeno y/o de CO2 (anhidrido carbónico o dióxido de carbono) en el agua.

Cuando se llega cerca de los 100° C, la fluidificación de la membrana celular puede ser letal. Por otra parte, no menos importante, la clorofila se degrada a los 75°, perdiéndose la capacidad fotosintética.

A pesar de todo esto existen los hipertermófilos, que viven con toda naturalidad por encima de los 80° C.

El hipertermófilo de alta temperatura más extremo es la Pyrolobus fumarii (bacteria, procariota, archea), que vive en las paredes de las fumarolas hidrotermales submarinas. Es un quimiolitótrofo nitratorreductor (ataca las piedras y aprovecha los nitratos) y, por lo que se ha podido medir hasta ahora, es capaz de medrar a hasta 114° C, bien por arriba de la temperatura de vaporización del agua. Incluso, a temperaturas menores de 90° C deja de desarrollarse. Es un ambiente demasiado frío para ella.

Otro hipertermófilo que vive en chimeneas del fondo del mar, la archaea productora de metano Methanopyrus spp, está atrayendo ahora mucha atención porque su filogenética está muy cercana a la raíz del árbol de la vida. Se espera que el análisis de sus genes y su actividad ayuden a clarificar cómo sobrevivían las primeras células del mundo.

Hay termófilos entre las bacterias fototróficas (cianobacterias, bacterias púrpuras y verdes), eubacterias (Bacillus, Clostridium, Thiobacillus, bacteria ácido-láctica, Desulfotomaculum, actinomicetos, espiroquetas, Thermus y muchos otros géneros), así como en las archeas (Pyrococcus, Thermococcus, Thermoplasma, Sulfolobus y las metanógenas).

En contraste, los eucariotas soportan un límite superior de temperatura menos alto, de 60° C para algunos protozoos, algas y hongos, en torno a los 48° C para las plantas vasculares, y de 40° C para los peces, posiblemente porque la solubilidad del oxígeno disminuye a mayor temperatura.

Y mucho frío también

A muy bajas temperaturas también medra la vida. Se han encontrado microorganismos con actividad biológica bien debajo del punto de congelación, en un ambiente a -18° C (un freezer de heladera está entre -10 y -18° C).

Hace un par de años, científicos de la National Science Foundation (NSF) de los Estados Unidos hallaron en el polo sur microbios que resisten el frío y las intensas radiaciones ultravioletas del sitio, y que son capaces de vivir en la oscuridad y con escasez de agua líquida. Estas bacterias mostraban un metabolismo activo y con síntesis de ADN a temperaturas ambientes de -12 a -17° C. Se supone que poseen enzimas y membranas que les permiten medrar en esos terribles entornos, muy similares a los de Marte.

Este valor de -18 grados numéricamente no parece mucho. La principal razón por la que la diferencia en grados no es tan amplia en el extremo frío —en comparación con los límites que se alcanzan hacia arriba— es que debajo de los 0° C, como todos sabemos, el agua se congela. Congelada deja de ser el medio para reacciones metabólicas, pero además, dado que el agua se expande al hacerse hielo, los cristales rompen la membrana celular.

Por esta razón la mayoría de los organismos —aún más los unicelulares— sufren daños que los llevan a la muerte. La excepción es un nematodo llamado Panagrolaimus davidi, que puede resistir vivo con la totalidad del agua de su cuerpo congelada.

Los científicos vienen estudiando los microbios que toleran las más gélidas temperaturas de la Tierra en los helados mares y lagos árticos y en los secos valles antárticos. Se procura aprender, así, dónde buscar la vida en otros mundos. Se cree que existen posibilidades de encontrar algún tipo de vida en los lechos de Marte (que ahora se sabe fueron mares salados) y bacterias envueltas en fluidos y hielo en la luna de Júpiter llamada Europa.

Los científicos neocelandeses que investigan en la Antártida opinan que el hallazgo de microorganismos cuya existencia transcurre bajo las gélidas superficies de ese continente ha fortalecido la posibilidad de encontrar organismos vivos en Marte. También para ellos, los organismos vivos de la Antártida viven en condiciones geológicas similares a las del planeta rojo.

El clima de la Antártida se caracteriza por frías temperaturas, que pueden bajar de los treinta grados centígrados bajo cero, y por la sequedad extrema del medio ambiente, que en la Antártida recibe unos 10 milímetros de lluvias anuales. Muchos lugares de Marte se aproximan mucho a eso.

Los científicos dicen que no se debe perder la posibilidad de estudiar los microorganismos en la Antártida, para así estar preparados respecto a lo que se puede encontrar en los mundos gélidos, en vez de tener que esperar a que se pueda viajar al planeta rojo.

Los microorganismos hallados en la Antártida, localizados en un área conocida como Valles Secos, fueron identificados como Beauverias bassianas, unos hongos que pertenecen a una especie emparentada con los de la penicilina. Estos hongos viven enterrados bajo la superficie de la tierra, a una profundidad de entre tres y ocho centímetros.

Los científicos notaron además que el hábitat de la colonia de microbios tiene un alto grado de salinidad, de unas siete veces, al menos, el grado de salinidad de los océanos.

Y otros soportan radiaciones

La radiación es energía en movimiento, bien en forma de haces de partículas —protones, neutrones— o como ondas electromagnéticas —rayos gamma, rayos-X, utravioletas, de luz.

No es habitual que en la superficie de la Tierra haya niveles extremos de radiación, pero igualmente se han estudiado los efectos de una radiación intensa, tanto de ultravioleta como de radiación ionizante, por su importancia en medicina, producción de energía o en los viajes espaciales.

Los daños que puede producir el exceso de radiación van desde la disminución de la movilidad o inhibir la fotosíntesis, hasta algo mucho más importante: daño a los ácidos nucleicos. Cuando una criatura se ve expuesta a una dosis alta de radiación, esta energía intensa causa la descomposición de la molécula de ADN —la colección de todos los genes en un ser vivo que constituyen su esencia—, y ninguna criatura puede sobrevivir si sus genes no funcionan bien.

En este caso el daño es directo, pero también puede ser indirecto, a través de la formación de contenidos de oxígeno reactivo, que reaccionan tanto con las bases como con los dobles y triples enlaces.

Deinococcus radiodurans

A pesar de todo esto, tenemos extremófilos resistentes a la radiación. La bacteria Deinococcus radiodurans es famosa por su capacidad de resistir la radiación ionizante. Una dosis de 500 a 1000 rads es suficiente para matar a una persona. La D. radiodurans perdura aún después de haber sido sometida a 1.500.000 rads, ¡tres mil veces más!

La mayoría de los microbios tienen herramientas para reparar —ocasionalmente— los daños en su ADN. Por ejemplo, cuando se avería una parte del ADN de Escherichia coli, una bacteria muy común que vive en nuestros intestinos, usualmente puede repararlo y seguir viviendo. Sin embargo, no puede sobrevivir a dos o tres daños grandes en su ADN. D. radiodurans, por su parte, puede recomponer en unas pocas horas el ADN fragmentado a causa de la radiación.

Una de las razones es que tiene una gran cantidad de copias de sus genes. Las células de D. radiodurans poseen de cuatro a diez copias de su molécula de ADN, mientras que la mayoría de las bacterias poseen sólo una copia. Estas copias sirven como reserva, son como los resguardos de seguridad que uno guarda de los archivos de una computadora.

De esta manera, cuando la radiación daña el ADN de D. radiodurans, el microbio tiene muchas oportunidades de encontrar una copia intacta de cada gen para usarla y recomponer su ADN. Una proteína especial llamada RecA es la que une los fragmentos. Y parece que D. radiodurans tendría más herramientas de reparación.

Estos procesos aún se están estudiando. Los científicos no tienen completamente claro cómo y por qué D. radiodurans es mucho más resistente a la radiación que otros microbios que tienen las mismas herramientas. Otras bacterias tienen más de una copia de sus genes, aunque no tantas como D. radiodurans.

Los científicos están examinando los genes de D. radiodurans, tratando de entender qué otras herramientas puede tener la bacteria que le confieren una protección extra contra la radiación.

Lo más importante que intentan saber es por qué D. radiodurans desarrolló esta superresistencia a la radiación, ya que el microbio no podría estar expuesto a tan increíbles niveles de radiación en ningún lugar de la naturaleza de la Tierra.

También es increíble que D. radiodurans sea capaz de sobrevivir largos periodos sin una sola gota de agua. Algunos investigadores piensan que la resistencia a la radiación de la bacteria es un efecto colateral de su habilidad para soportar largos períodos sin agua, algo que sí ocurre en muchos lugares. La deshidratación causa los mismos daños en el ADN que la radiación, de modo que requiere el mismo proceso de reparación.

Otros organismos que pueden soportar altos niveles de radiación son dos especies de bacterias del género Rubrobacter y el alga verde Dunaliella bardawil.

Un lago que se formó en el cráter del volcán Licancábur, ubicado a unos 6.100 m de altitud en el Altiplano andino y en la frontera entre Bolivia y Chile, es el lugar ideal para saber cómo se han adaptado los organismos que viven en lagos como ése a la atmósfera enrarecida y al dañino ambiente con alta radiación UV (ultravioleta). Allí se llevan a cabo experimentos sobre estos organismos.

Altas presiones también

La presión varía con la altitud. En la atmósfera, por ejemplo, a 10 km de altitud la presión es casi un cuarto de la que existe a nivel del mar. Nosotros hemos evolucionado en una presión de una atmósfera, que es igual a 101,3 kilopascales (el pascal es la unidad que se utiliza para medir la presión por metro cuadrado) y también a los famosos 760 mm de mercurio de los barómetros tradicionales.

Nuestros ancestros acuáticos, sin embargo, estaban sometidos a una mayor presión, pero hidrostática (en el agua). La presión hidrostática crece en 10,5 kilopascales por cada metro de profundidad. A cinco metros de profundidad, ya tenemos un 50% más de presión que en la superficie.

En la litósfera (dentro de la estructura rocosa del planeta) la presión litosférica crece 22,6 kilopascales por cada metro hacia abajo. A cinco metros debajo del suelo, la presión es un 110% superior a la del aire en la superficie del planeta.

El océano presenta profundidades extremas, en las que la presión es enorme. El punto de ebullición del agua crece con la presión, así que en el fondo oceánico, donde hay fumarolas volcánicas con temperaturas que deberían vaporizarla, el agua del mar se mantiene líquida a 400° C. Este fenómeno incrementa la temperatura a la que es posible el crecimiento microbiano.

Ya hablamos antes de los efectos de la temperatura, pero ¿qué le hace la presión a los seres vivos? Entre otras acciones, la presión produce un cambio de volumen del organismo (lo reduce); además, comprime el empaquetamiento de los lípidos de manera que hace menos fluidas sus membranas. El aumento de la presión puede también inhibir reacciones químicas.

Aunque muchos seres pueden adaptarse a una presión muy alta, lo que no soporta casi ninguno son los cambios repentinos, que pueden ser letales.

La fosa de las Marianas es la mayor depresión marina del mundo, con 11.000-11.200 m de profundidad. Allí, además de Piccard con el batiscafo, bajaron expediciones con submarinos robóticos que han encontrado, además de organismos que podrían vivir a temperatura y presión estándar, otros, llamados piezófilos, que están totalmente adaptados a presiones de 70-80 megapascales (casi mil veces la presión que soportamos nosotros en la superficie). Estas especies no sobreviven a presiones menores a los 50 megapascales.

El submarino científico japonés Kaiko, por ejemplo, alcanzó las máximas profundidades oceánicas del mundo, realizando más de 250 exploraciones que permitieron descubrir 180 bacterias y 350 nuevas especies, útiles para aplicaciones médicas e industriales.

Este vehículo no tripulado, operado en forma remota, tenía apenas tres metros de largo y pesaba 10,6 toneladas. Fue perdido en medio de un tifón y ahora procuran reemplazarlo.

En el lecho de la depresión Challenger, la más profunda del mundo, en la fosa Maruyama, situada cerca de Guam (Islas Marianas) en el océano Pácifico occidental, los brazos robóticos de Kaiko llevaron a cabo una búsqueda de microbios, con ricos resultados.

El científico Yuichi Nogi descubrió, en la fosa de las Marianas, la bacteria Moritella yayanosii, que contiene proteínas como la DHA y la EPA, ampliamente utilizadas en la medicina. Los investigadores intentan desarrollar a partir de ella nuevos y más potentes medicamentos contra la hipertensión y el cáncer, así como un agente purificador de la sangre.

Complejo hábitat alrededor del Riftia pachyptila

Otro hallazgo fue la bacteria Shewanella violacea, en una exploración a 6.500 metros en la Fosa de Tyukyu, cerca de la meridional isla japonesa de Okinawa. Esta bacteria tiene mecanismos particulares de regulación de la presión.

La Shewanella violacea se está probando en la industria de los semiconductores. Los científicos creen que algunas estructuras cristalinas de la bacteria podrían aplicarse a la creación de compuestos químicos útiles para el desarrollo de materiales semiconductores.

El biólogo marino Shinji Tsuchida participó en varias exploraciones en la fosa de las Marianas. En el océano Indico, gracias al submarino robot halló vida en torno a las “fumarolas negras” (del inglés black smokers), una suerte de géiseres submarinos que arrojan agua muy caliente rica en minerales desde el fondo del océano.

Las especies halladas en ese lugar proliferan en un ambiente con gran concentración de sulfuro de hidrógeno (altamente venenoso para los animales) y metano, y una presión mil veces superior a la de la superficie marina. La teoría común señalaba que nada podría sobrevivir en semejantes ambientes extremos, a los que la luz del sol jamás llega.

Allí, en aguas cercanas a Okinawa, donde a profundidades de más de 2.500 metros la temperatura del agua llega a 360° C, se encontraron, por ejemplo, el extraño gusano tubícola Riftia pachyptila, el pequeño cangrejo blanco Austinograea rodriguezensis, y varias especies de camarones y mejillones.

El gusano tubícola parece realmente extraterrestre: no tiene boca ni tracto digestivo y se alimenta del sulfuro de hidrógeno (que es considerado un veneno de amplio espectro), pero no directamente. Contiene una bacteria que vive en simbiosis con él. La bacteria posee una enzima en su organismo que disuelve el sulfuro de hidrógeno y lo convierte en materia orgánica que alimenta al gusano.

Alrededor de estos gusanos se ha creado todo una comunidad de seres vivos de diferentes tipos, que dependen de éstos.

Si todo está muy seco…

El agua posee muchas propiedades que la convierten en el solvente esencial de la vida. Los seres vivos son en gran parte de agua. Así que si falta el agua, la vida no es posible… ¿o sí?

Por lo que se sabe hasta ahora, la falta de agua en un ambiente sí parece ser determinante. El año pasado, en la parte más seca del desierto de Atacama (Chile), un equipo de investigación llevó a cabo experimentos similares a los realizados por las sondas Viking en Marte para encontrar microbios. No hallaron ninguna evidencia de vida. Los científicos calificaron de “altamente inusual” este descubrimiento, por ser un ambiente expuesto a la atmósfera terrestre. Pero Atacama es la región más seca del mundo.

Ubicado a 1.000 metros de altitud, el desierto de Atacama tiene una antigüedad de 15 millones de años y es 50 veces más árido que el Valle de la Muerte californiano. Dicen los investigadores que la razón de que sea tan seco y virtualmente estéril es porque la humedad está bloqueada a ambos lados, por los Andes al este y por montañas costeras al oeste.

Los científicos estudiaron la parte más seca de Atacama, un área llamada “de doble sombra de lluvia”. Durante los últimos cuatro años, la estación meteorológica del equipo registró una única precipitación de tan sólo unos míseros 0,25 mm de humedad. La hipótesis del equipo es que en el corazón del desierto de Atacama llueve, en promedio, una vez cada diez años.

Fred A. Rainey, profesor asociado de ciencias biológicas en la Universidad Estatal de Louisiana y experto en microorganismos de ambientes extremos, dijo que Atacama fue el único lugar de la Tierra en el que tomó muestras de suelo para cultivar microorganismos en el laboratorio de las que no creció nada. Dijo que, normalmente, cuando se toma una muestra de suelo de cualquier ambiente y se lo pone en un medio de cultivo, se pueden ver diferentes colonias bacterianas creciendo allí después de unos pocos días. Pero, en el caso de suelos recogidos en algunas áreas de la región central del desierto de Atacama, no aparece ninguna o muy pocas colonias bacterianas, aún después de veinte días de incubación.

Pero luego de esta investigación con resultados negativos, científicos del Instituto del Desierto de Chile detectaron la presencia de vida microscópica en los cerros que rodean la ciudad de Antofagasta (ubicada al borde del desierto de Atacama). Se trata de bacterias fotosintéticas denominadas cianobacterias, primeras habitantes del planeta.

Desde hace cuatro años, científicos del Instituto del Desierto de la Universidad de Antofagasta (INDES), encabezados por el académico Dr. Benito Gómez Silva, realizan un estudio de los organismos fotosintéticos del desierto de Atacama. Aunque el lugar posee bajísimos índices de humedad, ahí se encuentran organismos hipolíticos, es decir, que viven en las piedras, enterrados bajo la superficie, especialmente en aquellas rocas translúcidas como el cuarzo o el granito, mineral que abunda en esa zona.

Los microrganismos hallados son fotosintéticos y corresponden a una cianobacteria, primeros entes que evolucionaron en la Tierra, siendo responsables de la producción de oxígeno en la atmósfera hace millones de años. Estos microorganismos, dicen los científicos chilenos, podrían ser útiles en biotecnología, pues resisten las condiciones extremas del desierto de Atacama.

En otros ambientes menos extremos pero también muy secos, sin embargo, se encuentran organismos con adaptaciones que les permiten sobrevivir a la falta de agua. Hay organismos que pueden tolerar la desecación extrema porque son capaces de entrar en un estado llamado anhidrobiosis, que se caracteriza porque el organismo tiene una cantidad de agua intracelular pequeña y porque no posee actividad metabólica.

Este estado puede ser alcanzado por una gran variedad de organismos, incluyendo bacterias, levaduras, hongos, plantas, insectos, tardígrados (invertebrados muy pequeños, con el aspecto de los ácaros, a los que se les llama “ositos de agua”), nematodos micófagos, y el crustáceo Artemia salina (que es el que se vende a los niños como un polvillo mágico que se echa en el agua y del que nacen, “milagrosamente”, los “hombrecitos de mar” o “monitos de mar”).

De todos modos, los cambios irreversibles, como la desnaturalización y ruptura de las estructuras de lípidos, proteínas y ácidos nucleicos, así como la acumulación de especies oxigenadas reactivas durante la deshidratación, especialmente bajo la radiación solar, son mecanismos de desecación que producen la muerte.

Salado, salado

Se sabe ahora que los organismos vivos pueden vivir en un rango de salinidad que va desde el del agua destilada (o sea ninguno) hasta el de las soluciones saturadas de sal.

Hay una forma de arqueobacterias que está adaptada a la vida en ambientes altamente salinos. Estos organismos, conocidos con el nombre de halófilos (amantes de la sal), viven en ambientes salinos y húmedos como el Mar Muerto (Jordania e Israel) y el Great Salt Lake (Gran Lago Salado) de Utah, Estados Unidos.

La antigüedad específica de los halófilos aún no se conoce, pero debido a que respiran oxígeno se cree que no son una de las primeras formas de arqueobacterias. El oxígeno no era uno de los componentes principales de la atmósfera terrestre hasta que los organismos anaeróbicos, como las cianobacterias, comenzaron a producirlo. Sin embargo, existe evidencia que indicaría que los halófilos estarían muy cerca de las raíces del árbol de la vida. Si los estudios indicaran que los halófilos son las arqueobacterias más antiguas, esto apuntaría a que el origen de la vida fue en agua muy salada.

La salinidad, como la temperatura, tiene efecto en las propiedades del agua. Un aumento de la salinidad aumenta la presión osmótica (importante para los organismos), además de bajar la temperatura de congelación (normalmente de 0° C).

Debido a la diferente presión osmótica, la vida en altas concentraciones de sal debe ser capaz de solucionar cuestiones relativas a la presión de la tensión hídrica, la deshidratación celular y la desecación.

Entre los halófilos se encuentra una variedad de microbios. Muchos son archeas y cianobacterias, además del alga verde Dunaliella salina, que puede sobrevivir en soluciones saturadas de cloruro de sodio.


Microfotografía en colores simulados de Tindallia californiensis – © R. Hoover, NASA

El lago Mono, en California, Estados Unidos, es un cuerpo de agua extremadamente salado y además alcalino. Es casi tres veces más salado que el agua de mar y tiene un pH de 10. Sin embargo, el lago Mono sostiene una gran variedad de vida; desde microbios, pasando por plankton y llegando a pequeños camarones.

El Tindallia californiensis se encuentra aquí como en su hogar. Prospera en condiciones altamente alcalinas (pH de 8 a 10,5) y con concentraciones salinas cercanas al 20%.

Hay allí otro raro microbio: Spirochaeta americana. Lo encontraron viviendo junto al T. californiensis y a una cantidad de especies microbianas —que se supone llegan a varios centenares— en las muestras de lodo del lago Mono. Encontrar nuevas especies en esta abundante colección de vida microbiana es un trabajo de detectives.

“La recolección de muestras en el fondo fangoso de este lago, y el mantenerlas vivas, puede ser un asunto complicado,” dice el investigador que trabaja en este lago. “Estas especies mueren ante la presencia de oxígeno, así que hay que tener mucho cuidado para protegerlas”.

Acidez extrema o alcalinidad extrema

El pH fue definido en 1909 por el químico danés Sorensen como el potencial hidrógeno (pH), o logaritmo negativo de la concentración molar (más exactamente de la actividad molar) de los iones hidrógeno.

Esto es: pH = -log [H+]. Desde entonces, se utiliza universalmente el término pH.

Como esto debe haber sonado para muchos muy técnico y seguramente poco explicativo, para darnos una idea veamos una pequeña tabla de los pH de diversas sustancias:

Disolución de HCl 1 M (ácido clorhídrico) 0
Jugo gástrico 1,5
Zumo de limón 2,5
Zumo de naranja 2,8
Vinagre 3
Vino 3,5
Zumo de tomate 4
Cerveza 4,5
Café 5
Agua de lluvia 5,6
Agua corriente 6
Leche 6,9
Agua pura 7
Sangre 7,4
Bicarbonato 8,2
Agua de mar 8,5
Leche de magnesia 10,5
Lejía (hipoclorito sódico) 12
Disolución de NaOH 1 M (hidróxido de sodio) 14

Los procesos biológicos normales tienden a ocurrir en un rango medio del espectro de pH. El pH tanto intracelular como ambiental suele encontrarse en este valor, de alrededor de 6 a 7.

Sin embargo en algunos sitios de la naturaleza el pH puede ser muy alto, como sucede en los lagos salinos o zonas de desecación, o muy bajo, llegando hasta 0 (extremadamente ácido, como el ácido clorhídrico).

A este pH excepcionalmente bajo las proteínas se desnaturalizan.

Sin embargo, existen organismos que viven con estos niveles de acidez. Son llamados acidófilos.

No se hallan peces y cianobacterias en un pH más bajo de 4, las plantas e insectos viven en sitios que tienen entre 2-3, pero los eucariotas unicelulares pueden vivir por debajo de 1.

El acidófilo más conocido es el alga roja Cyanidium caldarium, que ha sido hallada en la naturaleza a un pH de 0,5, aunque su óptimo en el crecimiento en cultivo es de 2-3. El alga verde Dunaliella acidophila puede también sobrevivir a 0 de pH, con un máximo de 1. Tres hongos, Acontium cylatium, Cephalosporium sp y Trichosporon cerebriae crecen a pH 0.

En estos ambientes de extrema acidez también se han encontrado archeas.

Los heterótrofos aeróbeos Picrophilus oshimae y Picrophilus torridus tienen un crecimiento óptimo a pH 0,7 y 60° C

En una mina de hierro y en una mezcla de ácido sulfúrico y altos niveles de cobre, arsénico, cadmio y zinc, apareció una rareza: Ferroplasma acidarmanus, con membrana únicamente, sin pared celular.

Existe el otro extremo, el de los alcalófilos, que prefieren pH altos, con una diferencia de dos o más unidades de pH entre el medio interno y externo de la célula. Hay representantes de todos los dominios y del reino de los eucariotas capaces de tolerar pH altos (elevada alcalinidad), de hasta 11.

¡En agua sulfurosa!

Las aguas del río Tinto, en la provincia de Huelva, España, fueran consideradas muertas durante años a causa de la actividad minera de la faja pirítica —que se realizó durante mucho tiempo— y otros motivos, relacionados con actividad industrial más reciente.

Un grupo de investigadores y estudiantes de la Universidad Autónoma de Madrid, que iniciaron a finales de los ochenta el estudio de los posibles microorganismos del Río Tinto, descubrieron con sorpresa que el área fuente de este río de España albergaba una comunidad de microbios muy diversa, resultado inconsistente con un ambiente supuestamente degradado.

Estudios posteriores de la microbiología y química del agua en los noventa empezaron a evidenciar que gran parte de las condiciones de extrema acidez alcanzadas en el río eran originadas por la actividad de ciertos microorganismos, que son capaces de sobrevivir oxidando los sulfuros metálicos, como la pirita, que conforman parte del basamento de la cuenca minera y que han sido fuente de su riqueza.

En efecto, la oxidación de la pirita por microbios quimiolitótrofos (así se definen), produce la generación de una solución ácida con alta concentración en hierro oxidado, que es la sustancia que da el color característico al río Tinto.

La quimiolitotrofía es el proceso metabólico que usan algunos microorganismos para procurarse energía a partir de moléculas inorgánicas. En el caso del río Tinto, bacterias “comedoras de rocas” como Leptospirillum ferrooxidans y Acidithiobacillus ferrooxidans consiguen su energía oxidando los iones de hierro ferroso (Fe2+) de la pirita, convirtiéndolos en iones férricos (Fe3+). El Acidithiobacillus también es capaz de conseguir energía oxidando el azufre.

A causa de la pequeña cantidad de energía que se genera en la oxidación de ion ferroso a férrico, estas poblaciones de bacterias deben oxidar una gran cantidad de hierro para crecer. Como resultado, relativamente pequeños crecimientos en la población bacteriana producen la precipitación de masivas cantidades de material férrico.

El equipo de investigación ha recogido en ese río unos 1.300 organismos diferentes, incluyendo arqueobacterias, levaduras, hongos y protistas. La biomasa más abundante en el río parecen ser algas. Masas de algas cubren a menudo la superficie del agua, tiñendo las rojas aguas de verde y produciendo burbujas de oxígeno.

Uno de los científicos del equipo piensa que es inexplicable que unos organismos eucariotas como las algas sean capaces de prosperar en estas duras condiciones de acidez y concentraciones metálicas tan elevadas.

¿Y el aire qué?

Hay que hacer referencia a un aspecto que no debemos olvidar: aunque hoy en día el ambiente terrestre es mayoritariamente aeróbeo, es decir con oxígeno (tanto en el aire como en el agua), este elemento es, en realidad, una sustancia activa y tóxica a la que nos hemos adaptado.

El aumento del oxígeno como gas atmosférico modificó los rasgos de la vida en la Tierra. Muchas formas de vida murieron, mientras que otras se adaptaron a la nueva concentración de este gas.

En ese sentido, todos los organismos aeróbeos deberíamos ser considerados extremófilos.

Dentro de las piedras

El 80 por ciento de la flora antártica no es muy diferente de la de otras zonas del planeta. Sin embargo, en el 20 por ciento restante aparecen formas de vida únicas, tan curiosas como la de la imagen de arriba (franja oscura).

Se trata de las comunidades o líquenes endolíticos, “una asociación de hongo y alga que vive dentro de las piedras en una zona de la Antártida conocida como ‘valles secos’, donde se pensaba que no existían formas de vida pluricelular”, relata el profesor de la Universidad Complutense Leopoldo García Sancho.

Este tipo de liquen se ha hecho muy famoso porque “ha servido para diseñar teóricamente lo que puede ser la vida en Marte o los últimos tipos de vida que hayan existido en dicho planeta, y en ellos se basa el proyecto de Vida en Marte de la NASA”.

Las peculiaridades de los líquenes antárticos son en su mayoría morfológicas. “Se ha llegado a hablar incluso de ‘gigantismo’. Algunos ejemplares pueden llegar a alcanzar tamaños descomunales con respecto a otros de su misma especie en distintas zonas”.

En cuanto a su crecimiento, es completamente distinto en las dos zonas del continente: “En la parte continental, la tasa de crecimiento es bajísima, muchos de los líquenes tienen más de 1.000 años”.

En prácticamente todos los desiertos del mundo, en las rocas de cuarzo, que son translúcidas, habitan organismos endolíticos. En el desierto de Mojave, en las zonas más áridas, casi todas las rocas que se encontraron estaban colonizadas por estos organismos.

Un equipo de científicos de la Universidad del Estado de Oregon descubrió bacterias dentro de una perforación de 1.350 metros de profundidad horadada en la roca volcánica cerca de Hilo, Hawai. El agujero comienza en la roca ígnea del volcán Mauna Loa y pasa a través de lava del volcán Mauna Kea. A 1.000 metros encontraron cristales de basalto fracturados que se formaron cuando la lava fluyó al océano.

Luego de un minucioso examen, encontraron que esta lava había sido cambiada por microorganismos. Usando microscopio electrónico, hallaron allí unos diminutos microbios esféricos y fueron capaces de extraerles el ADN, que ahora están estudiando.

El aguante sin luz

Aún se discute si el asteroide que dejó su marca en Yucatán fue el que eliminó a los dinosaurios. Sea o no el caso, su efecto fue mundial. El registro fósil muestra que al final del Cretácico, la vegetación de Nueva Zelanda estaba dominada por coníferas y plantas con flores. El registro muestra también que muchas de estas especies desaparecieron súbitamente al final de ese período y fueron reemplazadas por esporas y filamentos de hongos preservados por una capa de carbón de cuatro milímetros de espesor. Esta capa coincide con la deposición de iridio, un elemento raro en la corteza de la Tierra pero abundante en los asteroides.

Es decir, sí hubo una catástrofe mundial. Los científicos pudieron reconstruir el evento mes a mes, con una gran resolución temporal. Durante un período muy corto (entre unos pocos meses a un par de años) los hongos y otras saprofitas que vivían de organismos muertos fueron la forma dominante de vida sobre la Tierra. El polvo atmosférico bloqueó la luz solar y provocó la muerte de las plantas que dependían de la fotosíntesis.

La capa de hongos fósiles es seguida por un intervalo de sesenta centímetros de espesor que contiene trazas de la flora que se iba recuperando, la cual se restableció relativamente rápido: los helechos terrestres primero, seguidos luego de décadas o siglos por una vegetación más diversa, tipo bosque.

Se conoce una capa similar de hongos y algas de una catástrofe previa que ocurrió hace 251 millones de años en la frontera Pérmico-Triásico. Ésta fue una extinción en masa aún mayor: desapareció aproximadamente el 90% de las especies que existían hasta ese momento.

Microbios atómicos y eléctricos


Geobacter sulfurreducens. El recuadro ampliado de imagen muestra las estructuras similares a cabellos que utiliza para nadar.
Imagen de University of Massachusetts.

Geobacter sulfurreducens es un microbio capaz de alimentarse de uranio radioactivo, que es soluble en el agua —lo que lo hace peligroso porque es disuelto y arrastrado por ella—, y convertirlo en una forma que se precipita, de modo que es más fácil separarlo. Estos microbios viven en la tierra común y pueden ser estimulados a crecer naturalmente agregando vinagre al suelo.

Investigadores financiados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos usaron este microbio para reducir en un 70 por ciento el uranio disuelto en el agua de una mina llamada Rifle Mill, en Western Colorado, donde se extraía este mineral para las armas nucleares. El uranio disuelto en ese lugar contaminaba el agua subterránea, que luego fluía hacia el río Colorado.

A fines del año pasado, los científicos secuenciaron el genoma de G. sulfurreducens, identificando los genes que le dan al microbio esa capacidad. Encontraron los genes que le permiten nadar y “oler” los metales. Más de cien genes ayudan al microbio a producir energía transportando electrones en metales como el uranio. Descubrieron que es probable que este microbio se adapte y sea capaz de competir en entornos subterráneos, incluyendo suelos pobres en oxígeno, pero también en aquellos en los que este elemento existe en cantidad. Los descubrimientos fueron publicados en la revista Science.

El proceso que usa el microbio para obtener su energía de los metales se puede utilizar para fabricar baterías. Los científicos produjeron electricidad fijando celdas con microbios G. sulfurreducens a electrodos y capturando la corriente que se generó.

Hay otro microbio, el Geobacter metallireducens, que es capaz de descomponer el uranio y también el plutonio, un metal muy radioactivo.

En las profundidades del planeta

La perforación más profunda del mundo es el pozo SG-3, de 12.262 metros, en el área de Pechenga-Zapolyarny, península de Kola, Rusia. Estos pozos son experimentales. Además del aporte en conocimentos a la geofísica, se prueba en ellos hasta dónde es posible penetrar en la corteza de nuestro mundo.

Alcanzar grandes profundidades no es nada fácil de lograr. A medida que se avanza, el trabajo se hace cada vez más dificultoso, y el éxito final depende de la calidad técnica del equipo que se utiliza —que en los casos extremos, como el pozo SG3, requiere tecnología ultravanzada, comparable a la espacial—, pero también de la formación geológica en la que se perfora.

El programa alemán de perforación continental profunda (KTB) realizó varias perforaciones de la frontera Cretáceo-Terciaria en la roca cristalina de la cuenca del Bosque Negro Bávaro (Bavarian Black Forest, en Schwartzwald) en Europa central. De los seis pozos perforados, el más profundo tiene 9.100 m, y a esa profundidad la temperatura alcanzó los 265° C. En uno de estos pozos de KTB se hallaron hipertermófilos a una profundidad de 4.100 m, aunque no se pudieron lograr muestras cultivables de estos microorganismos. La temperatura de los líquidos era de 118° C (hasta ahora, la temperatura a la que se han podido cultivar hipertermófilos no ha excedido los 113° C).

En Gravenberg, Suecia, se hizo otra perforación muy profunda para estudiar los gases de las profundidades. Alcanzó los 6.800 m y ahí sí se pudieron aislar las bacterias termofílicas, a una profundidad de 5.278 m, donde había una temperatura de entre 65 y 75° C.

Estos hallazgos son más o menos fortuitos, porque estas perforaciones profundas siguen siendo muy pocas y no se ha encarado ninguna que esté específicamente orientada a la investigación microbiológica. Las que se realizan con el propósito de explorar la vida microbiana raramente alcanzan los 1.000 m. La exploración de la biosfera intra-terrestre profunda recién ha comenzado y es difícil predecir qué sorpresas nos pueden esperar allí.

Bajo el suelo del mar, comiendo vidrio


Vista microscópica de estructuras tubulares de unos 25 micrometros, sobre vidrio volcánico marrón (lava superenfriada). La muestra fue tomada en el sitio 504B del Ocean Drilling Project, una perforación que se realiza en el Pacífido ecuatorial oriental.

En un pozo realizado bajo el océano Pacífico se encontraron rastros de microbios que viven como topos, comiendo y avanzando por la roca, a 375 metros debajo de la corteza del fondo oceánico y a 4.000 metros por debajo del nivel del mar. Se trata de roca formada por lava submarina vitrificada, similar a la que se usaba en la edad de piedra para hacer puntas de flechas, en la que se hallaron las galerías (como de gusano) excavadas por los microbios.

Se podría dudar del origen de estas perforaciones, atribuyéndolos a fenómenos químicos que no involucren seres vivos, pero se halló material biológico adherido a las paredes internas de los túneles.

Hubert Staudigel, de la Institución Scripps de Oceanografía de la Universidad de California, en San Diego, Estados Unidos, descubridor de estos organismos, dijo que los microbios pueden hacerse camino excavando túneles al mismo tiempo que comen, ya que derivan energía química del vidrio y así encuentran protección de “organismos mayores”. Dice que estos microbios come-vidrio son los extremos inferiores de la cadena alimenticia de la ecología de este mundo en las rocas. Su estudio fue publicado en la revista Science en el año 2001.

Resistiendo el espacio exterior

En base a los experimentos realizados por los rusos y la NASA, se sabe que las formas sencillas de vida podrían sobrevivir los viajes interplanetarios o interestelares. Los científicos creen que lo harían en un estado muy poco vital, congelados y deshidratados, dentro de los asteroides rocosos más grandes, protegidas de los rayos cósmicos.

Al caer en planetas con las condiciones necesarias, podrían revivir y medrar allí, adaptándose a sus condiciones.

En un experimento de la NASA, la bacteria Bacillus subtilis sobrevivió casi seis años abiertamente expuesta al espacio. La bacteria Deinococcus radiodurans ha soportado tranquilamente pruebas de exposición a rayos gama equivalentes a haber estado millones de años en el espacio, además de aceleraciones equivalente a 33.000 veces la gravedad terrestre.

Además, se han podido volver a la vida bacterias halladas insertas dentro de fósiles terrestres después de haber estado latentes durante 25 a 40 millones de años. Es obvio que algunos de estos microbios serían capaces de sobrevivir los viajes interestelares y llegar vivos a otros planetas, a pesar de la alta energía de los impactos de los cometas y asteroides.

Flotando en altitudes extremas

Científicos del departamento de Astrobiología de la Universidad de Cardiff (Reino Unido) y de Hyderabad (India) han tomado muestras de aire con contenido biológico en las capas estratosféricas superiores. En enero de 2001 lanzaron varios globos sonda desde Hyderabad, que tomaron muestras a altitudes de hasta 41 km, congelándolas in situ.

Los resultados de estos experimentos se publicaron en FEMS Letters, una publicación de la Federación de Sociedades Microbiológicas Europeas.

Cuando estas muestras fueron descongeladas y cultivadas, se hallaron dos tipos de bacteria similares a las Bacillus simplex y Staphylococcus pasteuri, comunes en los suelos. También había un tipo de hongo que parece ser Engyodontium album. La densidad de estos microorganismos era reducida, pero real. Aunque no se pueda descartar del todo una mínima posibilidad de contaminación antes o después del vuelo de los globos sonda, tampoco existe prueba alguna para dudar de la correcta realización del experimento.

Estos resultados han producido una fuerte disputa en la comunidad exobiológica y microbiológica por dos motivos. El primero es la dificultad de comprender cómo han logrado llegar esos microorganismos a semejantes altitudes. El segundo, más serio todavía, es la posibilidad de que estos seres no vengan desde abajo, sino desde arriba, transportados por objetos no terrestres como los cometas. Esto sería una vindicación directa de la polémica teoría de la panspermia, según la cual la vida en la Tierra —y en otros planetas— bien podría haber sido sembrada desde el espacio.

La panspermia no es una teoría generalmente bien aceptada por la comunidad científica en estos momentos y cualquier posible vindicación de la misma es escrutada con cien ojos.

Sea como fuere, es evidente que la vida es un fenómeno persistente que se manifiesta en ambientes extremos de todo tipo, desde géiseres hirvientes hasta inhóspitos desiertos y ríos ácidos. Lo extraño de estos microorganismos presuntamente capturados a 41 km de altitud no es su existencia, sino de qué manera han acabado allí… y se mantienen allí (si es que no están permanentemente lloviendo desde el espacio, como podría afirmar la panspermia).

El astrofísico Jayant Naralikar —que ha colaborado en los experimentos descritos— sugirió a la prensa que el virus del SARS podría tratarse de uno de estos organismos extraterrestres, o al menos de alta atmósfera.

Esto es como mínimo aventurado y sólo podría considerarse después de descartar otras causas mucho más comunes, como, por ejemplo, la situación higiénico-sanitaria en los focos de la infección y la formación convencional de nuevas cepas víricas, bien documentadas en el caso de enfermedades como el SIDA y determinadas fiebres hemorrágicas, como el Ébola.

También hay que considerar que se acepta comúnmente que, por razones evolutivas, los organismos de orígenes muy distintos interactúan mal. Los proponentes de esta hipótesis “altoatmosférica” para el origen del SARS deberían explicar cómo es posible que estos microorganismos sean capaces de interactuar con seres que han seguido caminos evolutivos muy distintos, como los humanos.

Muy, muy antiguos

Un investigador ha encontrado algo que a su parecer son fósiles de como mínimo 3.200 millones de años de antigüedad (y hasta podrían tener 3.500 millones o más aún), lo que sugiere que la vida en la Tierra se habría originado en el fondo del océano, en lugares donde la luz del sol jamás ha llegado, en sitios profundos calentados por efecto de los volcanes.

“La cuna de la vida puede haber sido un terrible lugar, subterráneo y sulfuroso, nada diferente de la visión medioeval del Infierno”, dice Birger Rasmussen, paleobiólogo de la Universidad de Western Australia, quien reportó el hallazgo del fósil en la revista Nature.

Las formaciones halladas, que a entender de los científicos son organismos unicelulares, aparecieron en rocas australianas 600 millones de años más antiguas que la evidencia más primitiva de vida química que se haya encontrado en la Tierra. Además, este descubrimiento hace retroceder en alrededor de 2.700 millones de años la evidencia fósil de microbios que hayan vivido alrededor de fuentes calientes del fondo del océano.

Las formaciones parecen organismos filamentosos que miden una milésima de milímetro de diámetro y un décimo de milímetro de longitud. Estos seres pueden haber obtenido su energía de productos químicos relacionados con el azufre en lugar de la luz del sol, dijo Rasmussen, su descubridor.

“En las profundidades del océano, los manantiales calientes pueden haber sido hábitats atractivos para los primitivos microbios, ya que allí estaban protegidos de los efectos del bombardeo planetario y sumergidos en una rica sopa de metales y nutrientes”, explicó Rasmussen. “Semejante entorno puede haber ofrecido durante centenares de millones de años un lugar seguro para el desarrollo de la vida, antes de que la superficie de la Tierra se hiciese habitable.”

Estos hallazgos no terminan con el debate sobre cuál puede haber sido el lugar de origen de la vida en la Tierra, ya que esos microbios pueden haber migrado desde otro lugar.

Pero según piensa Andrew Knoll, profesor de paleobiología de la Universidad de Harvard, Rasmussen ha traído a la palestra el hecho de que las rocas volcánicas ubicadas en lugares fuera del alcance de la luz del sol, bañadas de agua hirviente, podrían ser el lugar donde se inició todo.

“La teoría actual de la biología es muy parecida a la visión medioeval del Infierno”, dice Knoll.

Charles Darwin teorizó que la vida podría haber comenzado en una pequeña charca calentada por el sol. En los años 50 los científicos demostraron que un rayo eléctrico caído en una mezcla de gases que simulaba la composición de la atmósfera de la primitiva Tierra produce aminoácidos, uno de los ladrillos de la vida.

Luego, sin embargo, los biólogos que buscan el origen de la vida concentraron su búsqueda en lugares en los que brota agua caliente a través de la corteza de la Tierra.

Rasmussen dice que se tropezó con los fósiles mientras examinaba el interior de unas rocas compuestas principalmente de cuarzo y pirita que se habían extraído de muchos metros debajo de la superficie. Su estudio trataba de determinar cuánto oxígeno había en la atmósfera primitiva.

El lugar del hallazgo es conocido como depósito del “Manantial de Azufre”, ubicado en la región de Pilbara, en el oeste de Australia. Esta región fue un antiguo lecho marino y ahora es accidentada, rocosa y caliente, con muy pocas lluvias.

“Luego de investigar centenares de sitios, encontré unas estructuras inusuales que contenían densos conjuntos de filamentos entrelazados”, explicó. “Tras un examen cuidadoso, llegué a la conclusión de que los filamentos tienen que ser biológicos.”

Knoll está de acuerdo, ya que los filamentos tienen tamaños y alineamientos regulares.

Rasmussen y Knoll creen que estos fósiles, además de sumarse al panorama de la primitiva vida sobre la Tierra, marcan un camino para los científicos que buscan vida en otros lugares del Sistema Solar.

Un asunto alucinante

Comencé esta recopilación impactado por un artículo que encontré en Internet hace bastante tiempo. Lamentablemente, mientras lo estaba traduciendo, el artículo desapareció de la red.

No sé qué credibilidad se le puede dar, pero de todos modos aquí lo pongo, porque sin duda es alucinante.

Nota: Por si alguien piensa que esto puede ser algo inventado por mí, lo refiero a un link que apunta aún a ese artículo desaparecido, ubicado en Astrobiology.com – observen allí el artículo “Scientists Claim to Revive Alien Bacteria, Discovery.com”, del día 10 may 2001.

Microbios en rocas y meteoritos: una nueva forma de vida no afectada por el tiempo, la temperatura y la presión

Giuseppe Geraci (*), Rosanna del Gaudio (*) and Bruno D’Argenio (**) (*) Dipartimento di Genetica, Biologia Generale e Molecolare, Università di Napoli “Federico II”, Naples, Italy (**) Dipartimento di Scienze della Terra, Università di Napoli “Federico II”, Naples, Italy and Istituto di Ricerca Geomare Sud, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Naples, Italy

RESUMEN – Los cristales, rocas y vetas minerales de diferentes orígenes parecen contener vida microscópica viable que aparece nadando bajo el microscopio cuando la muestra es fragmentada apropiadamente y se la suspende en un medio nutriente. Esta forma de vida de las rocas parece no ser afectada por el tiempo, ya que se han encontrado microbios en muestras de eras geológicas diferentes, desde 2.800 millones de años de antigüedad a otras recientes, ni tampoco por la presión y la temperatura, ya que están presentes en rocas metamórficas e ígneas. Una búsqueda similar en meteoritos muestra que en esos materiales también hay microorganismos. Se han cultivado y clonado algunas especies microbianas derivadas de muestras de rocas y meteoritos. Se las ha clasificado por tipificación de 16S rDNA, encontrando que no son esencialmente diferentes de los organismos de hoy; además, resultan sensibles a la inhibición de crecimiento a causa de antibióticos específicos. Si las formas bacterianas encontradas en meteoritos realmente son de origen extraterrestre, su presencia apoyaría la hipótesis de que la vida llegó de fuera de la Tierra, con la indicación adicional de que podrían haber estado presentes en los materiales que formaron el Sistema Solar.

PALABRAS CLAVE: Bioastronomía, Microbios, Vida en las rocas, Vida en meteoritos, Origen de la vida.

INTRODUCCIÓN

Es de conocimiento común que existen fósiles bien reconocibles de formas de vida microbiana en antiguas rocas sedimentarias, tales como los estromatolitos arcaicos. Algunos microfósiles están tan bien preservados que ha sido posible su identificación y caracterización en términos de estructura y composición, permitiendo determinar qué tipos de microorganismos poblaban la Tierra en sus tiempos geológicos iniciales (Golubic y Seong-Joo, 1999; Nisbet, 2000; Rosing, 1999). Estos estudios son relevantes para comprender mejor el origen y evolución de la vida en la Tierra. Con ese propósito se formularon diferentes teorías en la primera mitad del siglo 19, que consideraban las peculiares condiciones prebióticas (J. D. L. Bernal, J.B.S. Haldane, A.I. Oparin), y también se realizaron experimentos de laboratorio en condiciones que duplicaban los entornos prebióticos supuestos (S.L. Miller).

Recientemente, los estudios geotérmicos sobre la presencia de vida en la joven Tierra han dado evidencia de que había microorganismos hace 3.200 millones de años (Rasmussen, 2000) o incluso antes 3.470 millones de años atrás, en base al resultado de la enzimología de redución de sulfato microbial (Shen et al, 2001). Todo esto ha llevado el comienzo de la presencia de vida organizada, capaz de realizar funciones bioquímicas complejas, a un período inmediatamente posterior al bombardeo pesado de meteoritos a la Tierra (Gogarten-Boeckel et al., 1995; Drake, 2000). ¿Cuánto tiempo fue necesario, en efecto, para la aparición de vida organizada en células con metabolismo activo luego de la acreción de nuestro planeta?

Al parecer fue suficiente un corto período, de unos pocos centenares de millones de años, para dar el salto entre el mundo de lo inorgánico y el mundo biológico (Nisbet, 2000). La posibilidad de que el origen de la vida pueda estar fuera de la Tierra, a donde fue importada, se ha tomado en consideración desde que lo propuso Svante Arrhenius (panspermia) al comienzo del siglo 19, con el refuerzo reciente de Fred Hoyle. Se ha considerado recientemente la posibilidad de que la vida se haya originado en la profundidad del espacio. En apoyo a esta hipótesis se ha reportado que un material sólido, producido por irradiación de químicos básicos en el vacío y a baja temperatura, al ser sumergido en agua creó espontáneamente estructuras membranosas similares a burbujas de jabón que tenían una capa interna y una externa. (Dworkin et al., 2001).

Los resultados del presente trabajo muestran que existen microorganismos reales dentro de cristales y rocas de composiciones químicas diferentes, además de en meteoritos, en una forma que presenta propiedades muy peculiares e inesperadas, que podría haber sido el vector ideal para propagarlos a través del universo.

Estos hallazgos surgieron de un estudio de microorganismos en muestras colectadas por medio de perforaciones superficiales en el fondo del mar, que luego fue extendido a diferentes tipos de rocas. Se encontró que las eurobacterias, en algunos casos archaea y en un caso un eucariota unicelular, no sólo aparecen en células calcificadas, muertas o parcialmente degradadas, como se ha establecido en una multitud de artículos de geomicrobiología (Banfield y Nealson, 1997), sino que están, además, en una forma que puede ser reactivada suspendiendo un fragmento apropiado del espécimen sólido en un medio nutriente.

En las observaciones iniciales se inspeccionaron alrededor de cincuenta muestras de diferentes dominios geológicos y eras y de diferentes composiciones químicas, y diez de ellos fueron analizados, incluyendo algunos meteoritos, proporcionados amablemente por el Real Museo Mineralógico de la University of Naples Federico II.


Figura 1.1 – Dominios (Pique para ampliar y ver explicación)
Figura 1.2 – Especímenes (Pique para ampliar y ver explicación)

MATERIALES Y MÉTODOS

El origen de los cristales, rocas, piezas de mineral y meteoritos utilizados se reporta en la explicación de la f

Se obtuvieron pequeñas muestras de los especímenes mayores removiendo la capa externa y cortando luego en dos mitades la parte interior con un equipo estándar de corte de rocas. La nueva superficie expuesta se embebió en etanol y luego se puso en la llama de un mechero Bunsen durante dos minutos. En la superficie tratada se perforaron agujeros de 5 mm de profundidad con un taladro con puntas estériles. Se realizó un agujero mayor y luego uno menor, dentro de él. Del fondo del segundo agujero se obtuvo una muestra de roca raspando con una aguja esterilizada de jeringa, que se había puesto al rojo previamente en la llama del mechero Bunsen. Después del corte de la roca en mitades, todas las operaciones se realizaron dentro de una campana estéril de flujo laminar. Los operadores utilizaron guantes de látex. El material plástico utilizado se esterilizó. El resto del material y elementos utilizados se esterilizaron en autoclave durante 40 minutos a 121° C. Antes de la utilización como medio de cultivo, la solución esterilizada fue incubada durante una semana para comprobar posibles contaminaciones. Todos los experimentos se realizaron con los controles apropiados de contaminación, que dieron negativo durante el período de cultivo de las muestras analizadas.

Los fragmentos finamente pulverizados de las rocas en análisis se colocaron directamente en una placa de microscopio, suspendidos en un medio de cultivo estéril LB, se cubrieron con una microcubierta de vidrio y se observaron de inmediato con aumentos de 400x a 1000x. Las muestras pulverizadas también se colectaron en frascos de Petri y se agregó medio de cultivo estéril. Se inició el cultivo líquido agitando suavemente en una base oscilante a temperatura ambiente. Después del tiempo apropiado de cultivo, que duró entre dos días a una semana dependiendo de la muestra, el cultivo fue disuelto seriadamente y disperso en agar sólido en placas estériles LB de agar para aislar los clones individuales.

Figura 2
Ejemplos de una variedad de formas de colonia que se observan cuando se cultiva microorganismos a partir de algunos especímenes de rocas. Placa 1, colonia de la laja GB-6 que produce una estructura carbonatada similar a un encaje. Placa 2, estructuras que emergen de dos pequeños fragmentos de la misma roca colocada en el medio nutriente. Placas 2 y 3, colonias en la laja GB-16. Obsérvese la variedad de formas, tamaños y colores en la placa 4, el paso intermedio de una disolución seriada para aislar colonias simples.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En la Figura 1 se reporta la caracterización geológica de las rocas, cristales y menas de mineral que se han examinado por el método de raspar el interior de la muestra, obteniendo un material finamente fragmentado que se colocó en una placa de miscroscopio, suspendido en un medio nutriente, cubierto y observado con aumentos de 400x – 1000x. Se muestra como ejemplo de especímenes alienígenas los que surgieron del meteorito condrítico (MetA.) La muestra del Cámbrico bajo GB-16 es el ejemplo de especímenes de más de 500 millones de años.

Para buscar microorganismos viables se han estudiado muestras que cubren desde épocas recientes hasta fines del Arcaico y dos meteoritos. En todos los casos se observó la aparición de formas nadadoras, con diferencia en el tiempo transcurrido hasta la primer observación de movimiento y la variedad de formas presentadas en la muestra. En varios casos el movimiento apareció al inicio de la observación, lo que indica que la transición a una forma activa fue prácticamente inmediata a la suspensión de la roca fragmentada en el medio nutriente. El gran número de formas activadas de inmediato, junto con la variedad de tamaños y formas, indica que no son una parte menor de las muestras, y reduce la posibilidad de que, a este nivel del análisis, puedan derivar de contaminación externa. [Un hallazgo interesante es la asociación frecuente de los "microorganismos" con fragmentos de la roca de muestra que realmente se movieron en el campo del microscopio durante la observación. Existe un vídeo de algunas observaciones realizadas a 1000x que muestra la actividad que se presenta en las rocas fragmentadas que se han sumergido en el medio de cultivo.]

La suspensión de muestras fragmentadas en agua produjo también efectos similares pero el período de movimiento activo sólo duró unos minutos. En otros casos, la observación de los movimientos iniciales requirió un largo período de incubación. El término más largo fue típico de una muestra de dolomita en la que los movimientos activos se observaron una hora después de la suspensión de la muestra pulverizada en el medio de cultivo.

(El artículo sigue con más datos científicos, demasiado científicos ya, así que detuve aquí la traducción. Si alguien desea verlo, me lo pide y se lo envío por e-mail)

Algunos récords de la vida extrema:

  • Más calor: (114° C) Pyrolobus fumarii (Isla Vulcano, Italia).
  • Más frío: (-18° C) Cryptoendoliths (Antártida y permafrost de Siberia).
  • Radiación más alta: (5 MRad, o 5000 veces la radiación letal para los humanos) Deinococcus radiodurans.
  • Mayor profundidad: 3,2 km bajo el suelo.
  • Mayor acidez: pH 0,0 (La mayoría de la vida está a un factor al menos 100.000 veces menos ácido).
  • Mayor alcalinidad: pH 12,8 (La mayoría de la vida está a un factor al menos 1.000 veces menos alcalino).
  • Mayor duración en el espacio: 6 años, Bacillus subtilis (en un satélite de la NASA).
  • Mayor presión: 1.200 veces la atmosférica.
  • Mayor salinidad: 30 % sal, ó 9 veces la salinidad de la sangre humana. Haloarcula.
  • Menor tamaño: < 0,1 micras ó 500 veces menor que el grosor de un cabello humano (picoplancton).

Más datos:

(Traducido, adaptado y ampliado por Eduardo Carletti de diferentes sitios de Internet)

Texto extraído de Zapping

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¿Cómo será la Tierra dentro de 5.000 millones de años?

Para cuando el Sol se convierta en una roja gigante, la Tierra, si no es engullida, será arrasada por las enormes temperaturas y sus mares y océanos se evaporarán. La Vida, tal como la conocemos no estará

Un nuevo exoplaneta permite investigar qué sucede cuando estrellas como el Sol comienzan a morir

 

Antenas del telescopio ALMA, en Chile
Antenas del telescopio ALMA, en Chile ESO

El Sistema Solar, dentro de 5.000 millones de años. El Sol se está muriendo. La estrella ha consumido todo su combustible interno y las reacciones de fusión nuclear que la alimentan comienzan a producirse en capas más externas. La estrella se infla hasta convertirse en una gigante roja cientos de veces más grande. Mercurio y Venus son devorados y desaparecen para siempre.

“No sabemos si nuestro planeta y Marte también serán engullidos”, explica la astrónoma Leen Decin, de la Universidad de Lovaina (Bélgica). Una posibilidad es que la estrella pierda gran parte de su masa cuando llegue al final de su vida. Las órbitas de los planetas cercanos se alejarían del astro y esto les podría salvar, aunque no es muy probable, según estudios anteriores. Otra opción es que el planeta sí sea alcanzado por su estrella pero parte de su núcleo rocoso sobreviva. Al final de su vida, el Sol queda reducido a una tenue enana blanca con un tamaño similar a la Tierra, pero tan densa que un fragmento del tamaño de un azucarillo pesa unas 10 toneladas.

El equipo de Decin ha descubierto que otro sistema solar relativamente cercano al nuestro puede ayudar a responder las dudas sobre el futuro más remoto de nuestro planeta. Los astrónomos han usado el ALMA, uno de los radiotelescopios más grandes del mundo, para estudiar la gigante roja L2 Puppis. Las observaciones apuntan a que esta estrella moribunda tiene unos 10.000 millones de años y que, en la mitad de su vida, fue casi idéntica al Sol. El astro perdió en torno a un tercio de su masa al convertirse en gigante roja.

El equipo ha descubierto un cuerpo que orbita L2 Puppis y todo indica que se trata de un nuevo planeta, según explican en un estudio publicado en Astronomy and Astrophysics. El hallazgo muestra que “es posible que un planeta sobreviva” a la muerte de su estrella, resalta Decin. La L2 Puppis está a 200 años luz de la Tierra, lo que la convierte “en la segunda estrella de este tipo más cercana a la Tierra” y la única de ellas que tiene un planeta en torno suyo, señala la astrónoma.

Las enanas blancas son remanentes estelares con un tamaño que puede ser similar al de la Tierra. / ESA/NASA</p>
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El Sol, all principio quedaría en el centro de una Nebulosa planetaria durante unos 100.000 años, y, cuando ésta se diluyera, quedaría solitaria y fría como un cadaver estelar con un diametro parecido al de la Tierra

Al final de su vida, el Sol queda reducido a una tenue enana blanca con un tamaño similar a la Tierra, pero tan densa que un fragmento del tamaño de un azucarillo pesa unas 10 toneladas

 

 

 

Hace cuatro años encontraron la primera evidencia de un planeta destruido por una gigante roja

 

“El planeta está a dos unidades astronómicas de su astro [dos veces la distancia entre el Sol y la Tierra] y tiene una masa una 10 veces mayor que la de Júpiter”, señala la astrónoma. “Podría tener un interior rocoso, aunque los datos que hemos obtenido hasta el momento no son concluyentes”. Su equipo planea usar ahora el ALMA y el Telescopio Muy Grande, ambos en Chile, para intentar averiguar más sobre este planeta y su estrella. El año pasado, otro equipo descubrió los escombros de un planeta rocoso como la Tierra que había sido destruido por una gigante roja que está a 570 años luz.

“Se trata de una información astronómica de máximo interés, porque no se conocen muchos planetas similares”, opina Ignasi Ribas, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC).

Resultado de imagen de La Tierra, como Marte, perdió la atmósfera

Cuando llegue el momento, mejor será no estar aquí para evitar ver el desastre

Mucho tiempo antes de que el Sol se convierta en una gigante roja, “en unos pocos cientos de millones de años”, el aumento de la radiación solar causará el llamado “efecto invernadero descontrolado”, que hará que toda el agua líquida de la Tierra se evapore y desaparezca de la atmósfera, comenta Ribas. “Nuestro planeta “dejará de ser habitable”, mientras que otros cuerpos, como Europa y otras lunas de Júpiter, “pueden empezar a serlo”, resalta.