Eduardo CesarVida en condiciones extremas: microorganismos del desierto se adaptaron a la tierra seca y a la radiación ultravioletaEduardo Cesar
En el mes de agosto de 2012, cuando cursaba la etapa final de la carrera de Biotecnología en el campus de Araras de la Universidad Federal de São Carlos, en el interior paulista, André Pulschen estaba a punto de identificar cuatro especies de hongos rústicos, que había recogido seis meses antes en lo alto de un volcán del desierto de Atacama, en el norte de Chile. Mediante el uso de un dispositivo que simula la atmósfera de otros planetas, en un laboratorio anexo a la Universidad de São Paulo (USP), Pulschen identificó dos especies de hongos ‒Exophiala sp., que forma colonias negras a causa de la acumulación del pigmento melanina, y Rhodosporidium toruloides, que se agrupa en colonias de color anaranjado debido al caroteno‒ con una capacidad tan elevada para resistir a la radiación ultravioleta (UV) del Sol como la de la bacteria Deinococcus radiodurans, que se utiliza como organismo modelo para el estudio de las posibilidades de vida en Marte. En el planeta rojo, el ambiente es tan seco y con tanta radiación UV como en el desierto de Atacama. Normalmente, tal dosis de radiación resulta tan fatal para los microorganismos como para los seres humanos.
Otras dos especies provenientes de las paredes rocosas del volcán Sairecabur ‒Cryptococcus friedmanii y Holtermanniella watticus‒ presentaban una elevada resistencia a la radiación UV, lo que resultó intrigante, puesto que son blancas, desprovistas de los pigmentos a los cuales se les atribuye el efecto protector contra la radiación ultravioleta. Las cuatro especies ya habían revelado una extrema resistencia a las bajas temperaturas, siendo que las dos de color blanco siguieron multiplicándose incluso luego de hallarse expuestas durante algunos días a una temperatura de -6,5 grados Celsius (ºC). Si bien aún resulta imposible explicar cómo resisten a la variación de la temperatura y a intensas cargas de radiación UV, incluso sin contar con pigmento, estos hongos denotan poseer asombrosos mecanismos de adaptación al desierto más seco del mundo, donde no se pensaba que la diversidad biológica fuese tan variada.
Eduardo CesarHongos del volcán: Exophiala sp., R. toruloides, C. friedmanii y H. watticusEduardo Cesar
Cualquiera que aterrice en el aeropuerto de Calama, una ciudad con 150 mil habitantes enclavada en el desierto de Atacama, inmediatamente siente el intenso calor y una luminosidad arrebatadora en medio de un paisaje inmensamente plano y rojizo. Durante el viaje hasta San Pedro de Atacama, un pueblito de tres mil habitantes situado a 2.400 metros de altura que constituye la base para las expediciones a los extraños lagos, salinas y volcanes de la región, resulta difícil divisar señales de vida silvestre en la tierra seca y con escasos cerros. Los habitantes de San Pedro refuerzan la idea de que existe poca variedad de vida silvestre, más allá de los flamencos rosados en los lagos donde confluyen las aguas del deshielo de los Andes, de las palomas andinas que acosan a los turistas en busca de comida, de los huidizos lagartos o de las vicuñas que se alimentan de las matas achaparradas de gramíneas sw las regiones más altas.
El desierto, que tiene una extensión de mil kilómetros, alberga formas notables y aún poco conocidas de organismos microscópicos adaptados a la escasez de agua y a una amplitud térmica que puede oscilar desde los 50 ºC durante el día hasta los -15 ºC por las noches. En 2006, un equipo de la Nasa, la agencia espacial de Estados Unidos, identificó 12 especies de hongos capaces de sobrevivir en el tórrido terreno de Atacama y producir esporas, unas estructuras similares a las semillas de las plantas, que se dispersan con el viento. Ahora, científicos brasileños y chilenos hallaron en cavidades de las rocas o en las paredes rocosas de un volcán, a casi seis mil metros de altitud, variedades de hongos con una inexplicable resistencia a condiciones adversas.
Eduardo CesarLos géiseres de El Tatio con el vapor hirviente emanando de las rocasEduardo Cesar
“El microhábitat en el interior de las rocas puede propiciar la colonización, la supervivencia y la dispersión de la vida microbiana”, dijo Luiz Henrique Rosa, docente de la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG). A partir de las recolecciones realizadas en Atacama a alturas que variaban entre 746 y 5.047 metros, equipos de la UFMG, de la USP, del Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS) y de la Universidad de Antofagasta, en Chile, identificaron 81 variedades de hongos capaces de vivir en fisuras o cavidades de rocas similares al granito, en las cuales la temperatura puede variar entre -45 ºC y 60 ºC. “Los hongos producirían enzimas que les permiten sacar provecho de los minerales, de la humedad proveniente del rocío y de la materia orgánica del interior de las rocas”, comentó. En 2013, un equipo de Estados Unidos y España mostró las bacterias que habitan en las cavidades de rocas volcánicas denominadas riolitas, que recolectaron en rocas sedimentarias del Valle de la Luna, una depresión de la Cordillera de la Sal, en las cercanías de San Pedro de Atacama.
Más allá de la identificación de los hongos ‒organismos integrados por células dotadas de núcleo y, por lo tanto, más complejos que las bacterias‒, el equipo de la UFMG los puso a trabajar. En el laboratorio, Vívian Gonçalves cultivó los hongos de las rocas del desierto y analizó los extractos que producían en el medio de cultivo. Bajo la supervisión de Rosa, reconoció 23 extractos que presentaron actividad contra hongos, virus y protozoos causantes de enfermedades en los seres humanos. En 2014, realizó la separación química de los extractos en un laboratorio del Departamento de Agricultura de Estados Unidos y aisló dos sustancias: el ácido α-linolénico y el ergosterol-5,8-endoperóxido, con actividad contra los microorganismos.
Eduardo CesarEl Valle de la Luna: depósitos de sal a la vistaEduardo Cesar
¿Hongos en marte?
Entre las rocas y a cinco alturas diferentes, se encontraron hongos pertenecientes al género Cladosporium, que se destacan por su capacidad de adaptación a diferentes ambientes, y otros equipos ya habían verificado que al menos una de esas especies ‒C. halotolerans‒, puede vivir en sitios con alta concentración de sal. Los Cladosporium presentan manchas marrones o negras, debido a la acumulación de melanina, que los protege contra los efectos nocivos de la radiación UV del Sol. Sin embargo, las dos especies de hongos blancos provenientes de la cima del volcán Sairecabur indican que los pigmentos quizá no sean indispensables. Otros mecanismos moleculares que aún no han sido identificados podrían ser tan importantes como la pigmentación para evitar los efectos perjudiciales de la radiación UV en la cumbre del volcán. “A cinco mil metros de altura, si la piel queda expuesta, puede quemarse fácilmente a causa de la radiación ultravioleta proveniente del Sol”, dijo Pulschen, quien actualmente realiza un doctorado en el Instituto de Química de la USP.
La aridez extrema y la elevada incidencia de la radiación UV hacen del desierto de Atacama un ámbito similar al de Marte. Por eso, los organismos resistentes a tales condiciones atraen el interés de los científicos, porque representan formas de vida que podrían sobrevivir fuera de la Tierra. Como experto en ese campo, Douglas Galante, quien actualmente trabaja en el LNLS, apuesta a que los hongos rústicos del volcán de Atacama podrían sobrevivir en Marte, puesto que las condiciones ambientales son muy similares. Y opina que la búsqueda de vestigios actuales o antiguos de organismos más complejos como los hongos, y no sólo de seres anucleados, como es el caso de la bacteria Deinococcus radiodurans, tal como se proyecta, podría considerarse en las próximas expediciones al planeta rojo, “ampliando así las posibilidades de hallar vida fuera de la Tierra”.
Este año, el equipo brasileño se propone estudiar las bacterias que viven entre las rocas bañadas permanentemente por el vapor de los géiseres de El Tatio, a 90 kilómetros de San Pedro de Atacama, a 4.320 metros de altura. El vapor se produce cuando el agua de los ríos subterráneos entra en contacto con rocas calientes y fluye por fisuras, a una temperatura cercana a 100 ºC, formando columnas de hasta 10 metros de altura. Las bacterias resistentes a temperaturas elevadas parecen alimentarse de materiales inorgánicos que liberan las propias rocas, abundantes en azufre.
Artículos científicos
GONÇALVES, V.N. et al. Fungi associated with rocks of the Atacama Desert: taxonomy, distribution, diversity, ecology and bioprospection for bioactive compounds. Environmental Microbiology (online). 2015.
PULSCHEN, A.A. et al. UV-resistant yeasts isolated from a high altitude volcanic area on the Atacama Desert as eukaryotics models for astrobiology. Microbiology Open. v. 4, n. 4, p. 574-88. 2015.
