Julio Loras Zaera

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Profesor Francho de Fortanete A la luz de la ciencia. Biología y asuntos humanos

Viviendo en el infierno ...

El margen de temperaturas apto para las formas de vida que nos son familiares va de los 0 a los 48º C. En cuanto al límite superior, parece razonable. Al fin y al cabo, pocos lugares de la superficie terrestre superan los 48º C durante períodos largos. Las zonas tropicales que superan esas temperaturas son zonas muy áridas, donde toda forma de vida es latente, es decir, no realiza prácticamente ninguna de las funciones vitales. Si es una bacteria, por ejemplo, estará en forma de espora, con sus constituyentes, inactivos, protegidos por una masa cuajada como un huevo cocido dentro de una cubierta resistente.

Pero también hay en la superficie terrestre algunos ambientes muy localizados que superan esas temperaturas: las surgencias geotermales, como las del Parque de Yellowstone o los estanques geotermales de Islandia, que superan ampliamente esas temperaturas. En ellos se han encontrado bacterias capaces de una vida plena. Esto necesita una explicación, porque a temperaturas superiores a los 50º C las proteínas se coagulan –se desnaturalizan, dicen los bioquímicos-, perdiendo los plegamientos y enrollamientos que les permiten su actividad como componentes de los seres vivos, y las grasas que forman la mayor parte de las membranas celulares se funden, con lo que la actividad de las células y su propia estructura se vuelven imposibles. ¿Cómo, pues, pueden vivir esas bacterias?

Una parte de la respuesta está en que las células bajo shock térmico producen grasas de más alto punto de fusión y unas proteínas, llamadas chaperoninas, que son más termorresistentes y envuelven a las otras protegiéndolas. Pero este efecto es de corta duración y sólo hasta 5ºC por encima del límite normal, con lo que no se explica que haya bacterias en esas surgencias que viven a entre 55 y 65ºC, bacterias que también se encuentran en torres de ensilado, en fábricas de azúcar y en montones de mantillo. Se llaman bacterias termófilas y tienen proteínas especialmente termoestables y grasas de punto de fusión muy elevado.

En 1969 se encontró en Yellowstone una especie de bacteria bautizada como Thermus aquaticus, que vivía a 80ºC. Éste parecía ser el límite superior de temperaturas soportables por un ser vivo, puesto que el punto al que las dos cadenas del ADN se separan, con lo que resultan inútiles, va de los 65 a los 90ºC.

Pero a fines de los 70, el explorador submarino Alvin encontró en unos humeros del mar de las Galápagos bacterias que vivían entre 100 y 110ºC, e incluso una que vivía a 112ºC, Metanopyrus. Los microbiólogos las llaman hipertermófilas, porque se encuentran como el pez en el agua a esas elevadísimas temperaturas. Todas pertenecen a un reino distinto de las demás bacterias, el de las Arqueobacterias (porque se supone que las más antiguas se parecían a ellas). Estas bacterias tienen en sus membranas unas "grasas" distintas –conocidas por los bioquímicos como éteres, a diferencia de los ésteres de los demás seres vivos-, de temperatura de fusión muy elevada; proteínas termorresistentes, chaperoninas y compuestos de molécula sencilla como glicerol y fosfato; y fabrican muy rápidamente las pequeñas moléculas que hacen de intermediarios energéticos, más rápidamente de lo que se degradan por el calor. En cuanto al ADN, no se sabe bien como lo protegen, pero parece que tienen moléculas parecidas a las chaperoninas que se unen a él. Desde entonces, la predicción teórica del límite superior de temperatura a que puede haber vida se cifra en 160ºC, debido a que a esa temperatura, el ATP, la moneda energética de las células, se descompone más rápidamente de lo que se puede sintetizar. Pero tal vez haya nuevas sorpresas.

... Y en el congelador

La congelación destruye las células por dos mecanismos relacionados con la formación de hielo. En primer lugar, al formarse hielo en su interior, sustancias que estaban en baja concentración en el agua, aumentan mucho su concentración, pudiendo actuar como tóxicos. En segundo lugar, los cristales de hielo rompen las membranas internas y externa, desorganizándose la célula.

Pero no hace falta que el frío llegue a los 0ºC para producir la muerte. En los animales y en la mayoría de plantas, los procesos vitales prácticamente se detienen cuando su temperatura baja de los 10ºC.

Sin embargo muchísimos microbios viven a temperaturas cercanas al punto de congelación. Estos microbios se clasifican en psicrótrofos y psicrófilos. Los primeros toleran el frío, pero crecen mejor con el calor, mientras que los segundos prefieren el frío y mueren a 20ºC. Estos tipos de organismos se encuentran en el fondo del mar, en estanques árticos, en lagos alpinos profundos o en el suelo de la tundra. Uno de ellos es el causante de la "nieve rosa". Se trata de una microalga que vive en la nieve a 2ºC.

Pero hay aún microorganismos que viven en sitios más fríos, en estanques salobres de la Antártida, en agua por debajo de –5ºC (el agua sigue siendo líquida por las sales disueltas). El microorganismo que ostenta el récord es uno que vive a –12ºC.

Microorganismos psicrótrofos son los que enmohecen el queso y fermentan los zumos en los frigoríficos, que mantienen temperaturas entre los 4 y los 6ºC. La mayoría no son peligrosos, pero algunos pueden causar trastornos digestivos.

Con los psicrótrofos no hay problema, simplemente toleran el frío reduciendo menos que otros organismos la velocidad de sus reacciones con loa disminución de temperatura. Pero el caso de los psicrófilos sí que necesita explicación. La explicación es doble. En primer lugar, tienen tipos especiales de enzimas (las proteínas que promueven las reacciones de la célula) que funcionan desproporcionadamente más deprisa a temperaturas bajas. En segundo lugar, las grasas de sus membranas son fluidas a temperaturas muy bajas, con lo que no se rigidifican ni se hacen imopermeables con el frío. Esto último conlleva un peaje: a temperaturas alrededor de los 20ºC, sus membranas son demasiado fluidas y se desorganizan, con lo que mueren. Esa fue la razón de que tardaran mucho a descubrirse los organismos psicrófilos: los investigadores sólo encontraban psicrótrofos porque los psicrófilos morían en el traslado de las muestras.

© Julio Loras Zaera
Profesor Francho de Fortanete

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