Ilustración: Drüm | Infografías: Tiago CirilloEllos sobreviven en condiciones impensables para cualquier otro terrícola. Habitan en aguas hipersalinas, tórridos desiertos, cráteres de volcanes y en los glaciares antárticos. Se trata de seres vivos que sólo pueden verse en el microscopio, aunque son gigantes en cuanto a lo que les revelan a los astrobiólogos como Claudia Lage, docente de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). “La estructura genética de microorganismos tales como virus, bacterias y arqueobacterias es tan diversificada que bien podrían haber sido formados en sitios muy diferentes del Universo”, afirma. Esta idea tiene sus raíces en la penspermia, una hipótesis que postula que el origen de la vida ocurrió en múltiples puntos del Universo, no necesaria y exclusivamente en la Tierra.
La súper heroína del área es la bacteria Deinococcus radiodurans, que resiste a altas dosis de radiación y se mostró capaz, en simulaciones realizadas en aceleradores de partículas, de soportar viajes por el espacio montada en fragmentos de polvo (lea en Pesquisa FAPESP, edición nº 176). Sin la protección de una nave espacial, el espacio interplanetario no es un buen lugar para los seres vivos: altísimas dosis de radiación ultravioleta y rayos X, sumadas a impiadosos bombardeos de partículas aceleradas por explosiones solares, tornan imposible la existencia de cualquier forma de vida.
Lage, junto con el biólogo Ivan Paulino Lima, también de la UFRJ, junto a investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), de Italia y del Reino Unido, han concluido ahora otro estudio que revela que la Deinococcus atravesaría sin grandes daños las partículas emitidas por el viento solar, entre las cuales los protones son las más nocivas. Su resistencia permitiría que esas bacterias, montadas en el polvo diseminado por el Universo, viajasen por el espacio durante millones de años. Tiempo suficiente como para llegar desde Marte a la Tierra, según concluyeron en el estudio, publicado a finales de 2011 en la revista Astrobiology, con base en experimentos llevados a cabo en aceleradores de partículas de Italia y del Reino Unido, que simularon las condiciones típicas de los viajes interplanetarios con irradiación de protones, iones de carbono y electrones en el vacío, para microorganismos, tanto viajando por su cuenta, como también a bordo del polvo liberado por cometas o asteroides. Este trabajo demostró que las energías más bajas, características de los vientos solares comunes, no surten ningún efecto sobre las Deinococcus, aunque se encuentren desprotegidas. Las explosiones solares liberan energías mayores y más letales, pero, dependiendo de su intensidad, basta que la bacteria se encuentre adherida a gránulos, incluso pequeños, para protegerse del bombardeo de partículas. “Estas energías no son lo suficientemente frecuentes como para impedir que las bacterias sobrevivan”, completa Ivan Paulino Lima, quien actualmente realiza un posdoctorado en la agencia espacial estadounidense (Nasa), en California.
Peligro en el espacio
Una importante constatación del estudio reside en que para esos microorganismos, las partículas espaciales no representan mayores obstáculos. Por ende, el polvo cósmico resulta esencial, no tanto por proteger a las bacterias de los bombardeos de protones, sino por protegerlas de la radiación ultravioleta, a la que el Deinococcus ya ha demostrado resistir. “Las estrellas son verdaderas usinas de radiación”, afirma la investigadora. El estudio reveló que, al finalizar un viaje interplanetario, la superbacteria contaría con tiempo de sobra para llegar a la Tierra, incluso después de atravesar las vecindades de nuestro Sol: según esas investigaciones, podría resistir más de un año –al menos 420 días– las dosis de radiación ultravioleta típicas de la órbita terrestre, incluso sin la protección de una atmósfera. El límite de tiempo no fue definido por la condición física de las potenciales viajantes extraterrestres, sino por el período que los investigadores disponían para realizar los test en el Laboratorio Nacional de Luz Sincrotrón (LNLS), el acelerador de partículas de Campinas, en el interior paulista. Es factible que puedan resistir tiempos mayores.
Otro trabajo reciente realizado por el grupo, también publicado en Astrobiology, amplificó las posibilidades de supervivencia en el espacio: reveló que esa bacteria no sería el único ser vivo que podría sobrevivir en las inhóspitas condiciones características de las regiones cercanas a las estrellas y planetas, todavía más letales que los bombardeos en la zona interplanetaria. Otras dos especies de microorganismos, Natrialba magadii y Halorefax volcanii, también resisten a altas dosis de radiación ultravioleta, aunque de menor intensidad que la soportada por la campeona de las bacterias. “Ellas intentan emular a la Deinococcus”, comenta Claudia, “y eso es impresionante: se trata de dosis muy elevadas de radiación”. Es la primera vez que estos tipos de microorganismos, las arqueobacterias o arqueas, –formas de vida que durante mucho tiempo fueron confundidas con las bacterias, aunque en realidad son bastante distintas desde el punto de vista genético y evolutivo– son evaluadas en una simulación de las condiciones interplanetarias. Entre las dos arqueas evaluadas, la N. magadii sorprendió al resistir incluso más que la Deinococcus al tratamiento preparatorio para los experimentos –vacío extremo y deshidratación–, suficiente para exterminar bacterias no extremófilas tales como la Escherichia coli, omnipresente en el ámbito humano. Hasta cierto nivel de radiación, los tres microorganismos revelaron una capacidad de supervivencia similar. En niveles superiores, N. magadii se desempeñó mejor; H. volcanii no resistió, posiblemente por hallarse debilitada por el vacío. Pero eso no desanima a Claudia. “Aunque la mayor parte de una muestra sea pulverizada por la radiación, algunas arqueobacterias resisten ante altas dosis ultravioletas; tal vez lo suficiente como para que la especie logre colonizar otros planetas”, especula la astrobióloga de la UFRJ. “En la próxima simulación, vamos a irradiarlas bajo condiciones similares a las que existen en su casa natural”, planea Claudia, quien justifica la importancia del ensayo: el polvo cósmico puede estar compuesto por diversos elementos, entre ellos, sales, tales como los silicatos o carbonatos, que pueden aportar distintos grados de protección.
El desempeño de las arqueas en esas situaciones límites no resulta del todo inesperado, ya que, al fin y al cabo, muchas especies están reputadas como extremófilas –amantes de los ambientes extremos– por colonizar todo tipo de ambientes inhóspitos, tales como lagunas hipersalinas y humeantes cráteres volcánicos. Pero para Claudia el resultado es importante, dada la profunda diferencia entre bacterias y arqueas. “Las arqueas son un reino aparte, al que se considera más primitivo que el de las bacterias”. El descubrimiento sugiere, por lo tanto, que formas todavía más rudimentarias de vida podrían viajar y colonizar diferentes rincones del Universo.
La membrana celular es, en su opinión, esencial para esa defensa, al evitar que la radiación alcance lo más importante, el material genético. Y esa membrana es similar entre las tres especies estudiadas por el grupo de Claudia, lo cual resulta inesperado por ser atípica en bacterias tales como la Deinococcus. En el caso de las arqueas, mecanismos compensatorios en la membrana impiden que pierdan agua, incluso en ambientes hipersalinos. Los investigadores creen que eso es lo que protege a las células de la radiación, mientras que el recubrimiento celular de la N. magadii todavía no ha sido estudiado minuciosamente. Pero más allá de la membrana reforzada, la Deinococcus cuenta con otro ardid. Cada bacteria está formada por cuatro partes, como si hubiese comenzado a dividirse sin completar dicha división, lo cual hace que cuente con copias suplementarias de su genoma completo, lo que a su vez le permite recuperar información, en caso de que alguna de ellas sea destruida.
Extremos terrestres
En la búsqueda de indicios de distintos orígenes de la vida, los investigadores continúan rastrillando ambientes donde las bacterias extremófilas podrían existir, tales como el lago Vostok, en las profundidades del subsuelo antártico, perforado en febrero por científicos rusos. Uno de los descubrimientos más recientes en ámbitos extremos de nuestro planeta es una bacteria descubierta en la Antártida y estudiada por Amanda Bendia, una alumna de Claudia que defenderá su tesina de maestría este mes: sometida a altas dosis de radiación ultravioleta, la bacteria aún sin nombre respondió en forma idéntica a la Deinococcus. El empeño actual reside en descubrir su identidad. Si se tratara de otra especie de Deinococcus, será la primera integrante de un género adaptado a altísimas temperaturas que vive en el hielo. Si fuera una bacteria completamente distinta, tendrá otro origen, independientemente de su capacidad para afrontar las condiciones típicas del espacio sideral. Dos posibilidades emocionantes.
Más allá de definir las posibilidades de los seres vivos para circular por el Universo (aunque sean bastante diferentes a los marcianos de las naves espaciales del cine), las investigaciones en ese campo también ofrecen aplicaciones prácticas: conocer qué se necesita para matar a estas superbacterias, por ejemplo. “Antes de enviar una sonda a Marte, es necesario desarrollar procesos de esterilización violentísimos para no trasladar a las extremófilas fuera de la Tierra”, explica Claudia.
Este proceso se profundizará durante los próximos años, cuando entre en plena actividad el AstroLab, el laboratorio emplazado en Valinhos, en el interior paulista, especializado en investigar las posibilidades de vida fuera de la Tierra. Siendo uno de los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología (INCTs) financiados por la FAPESP y por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), en este centro comenzó a partir de enero el análisis de microcomunidades de ambientes extremos, tales como glaciares y el lecho marino. “La gran ventaja reside en unificar todas las etapas en un mismo lugar, desde el almacenado de las muestras hasta las simulaciones espaciales”, comenta Douglas Galante, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), y uno de los coordinadores del nuevo centro de investigación, junto con Fabio Rodrigues y Rubens Duarte, ambos de la USP. Los aparatos que permitirán simular las condiciones extraterrestres se encuentran, en este momento, en barco, camino a Brasil. Galante promete que pronto habrá buenas noticias.
Artículos científicos
PAULINO-LIMA, I. G. et al. Survival of Deinococcus radiodurans against laboratory-simulated solar wind charged particles. Astrobiology. v. 11, n. 9, p. 875-82. nov. 2011.
ABREVAYA, X. C. et al. Comparative survival analysis of Deinococcus radiodurans and the haloarchaea Natrialba magadii and Haloferax volcanii, exposed to vacuum ultraviolet radiation. Astrobiology. v. 11, n. 10, p. 1.034-40. dic. 2011.
