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Los científicos apoyados por la NASA han descubierto un organismo que vive a temperaturas extremas que antes se pensaba imposible para una vida compleja. Las altas temperaturas pueden causar la destrucción de los componentes celulares necesarios, que es un gran problema para las células con partes complejas como un núcleo encubriendo información genética delicada.
En las aguas calentadas del Parque Nacional Volcánico Lassen de California, un equipo de científicos observó una ameba que puede reproducirse por división en un asombroso Fahrenheit de 145 grados (63 grados Celsius), estableciendo un registro para el límite de temperatura superior para todos los eucariotas conocidos. Incendiamoeba cascadensis, también apodado el fuego amoba, deja de reproducirse por encima de 145 grados Fahrenheit pero sigue activo, moviéndose para buscar alimentos por hasta 147 grados Fahrenheit (64 Celsius). El límite anterior de 140 grados Fahrenheit (60 Celsius) para eucariotas fue establecido por algunas especies de hongos y algas rojas. Los resultados fueron publicados el martes en la revista Celular.
Los astrólogos han estudiado durante mucho tiempo los límites de la supervivencia de la vida en la Tierra para determinar cómo los organismos podrían vivir en otros mundos como Marte donde las condiciones son menos hospitalarias que nuestro planeta hogar. Los organismos que soportan a los bordes de la habitabilidad bajo temperatura extrema, niveles de pH, radiación y otras condiciones ambientales son conocidos como extremistas. Estudiarlos ayuda a los científicos a entender de qué es capaz la vida como sabemos. Los extremofilos también producen proteínas únicas que pueden tener usos prometedores en biotecnología, desde aplicaciones industriales hasta medicamentos.
La investigación anterior extremista se ha centrado principalmente en bacterias y arqueas unicelulares. El nuevo estudio muestra que las células más complejas de los eucariotas podrían ser más duraderas de lo que se pensaba anteriormente e incluso podrían ayudar a los científicos a comprender lugares en el universo donde la vida compleja podría sobrevivir.
Vida compleja en la Tierra
La vida en la Tierra está ampliamente dividida en dos categorías, procariotas y eucariotas. Los prokaryotes son organismos de células únicas que no tienen un núcleo o organeles de membrana dentro de su célula única. Esto significa que tienen menos “maquinaria” celular que puede ser dañada por los extremos, como el calor de la ampolla, el frío amargo, la acidez caustica o la radiación dañina.
Los organismos que viven en calor extremo son conocidos como termófilos. Para ser un verdadero termofílico, el organismo debe ser capaz de replicar, mover, comer y sobrevivir por encima de 113 grados Fahrenheit (45 grados Celsius).
Los prokaryotes incluyen bacterias y arqueas, con la arquea siendo particularmente adepta en los extremos sobrevivientes. Debido a su relativa sencillez, los científicos también creen que los prokaryotes eran las primeras formas de vida que aparecían en la Tierra, miles de millones de años atrás cuando el ambiente de nuestro planeta era mucho más inhóspito que hoy.
Los Eukaryotes son organismos más complicados que se cree que han evolucionado más adelante en la historia de la vida en la Tierra. Estos organismos tienen un núcleo celular separado dentro de sus células que contiene información genética frágil. Los Eukaryotes también contienen organelas con membrana, como mitocondria y reticulum endoplasmático. Estos organelles son como mini máquinas celulares que realizan funciones específicas. Los Eukaryotes incluyen una amplia extensión de vida, desde algas unicelulares a organismos multicelulares como plantas y seres humanos.
Complejidad en el calor extremo
Las altas temperaturas conducen a la descomposición de proteínas y otras biomoléculas que las células vivas necesitan funcionar. El calor también puede causar que las membranas se rompan, destruyendo así las células. Se ha sugerido que las membranas organelle en los eucariotas no podrían permanecer estables por encima de 144 grados Fahrenheit (62 grados Celsius). El descubrimiento de I. cascadensis demuestra que la suposición está equivocada.
“En parte, los estudios sobre eucariotas pueden haber sido limitados debido a suposiciones sobre la estabilidad de la membrana”, dice Beryl Rappaport, estudiante graduado de la Universidad de Syracuse y autor principal del estudio. “Esperamos que el descubrimiento de I. cascada anima a otros a seguir buscando eucariotas de alta temperatura. ”
El equipo secuencia el genoma I. cascadensis, estudiando la expresión de genes a múltiples temperaturas. Encontraron muchos genes que ayudan a la ameba estabilizar el ADN y protegerlo de descomponerse. Otros genes permiten a los organismos sentir el ambiente externo. A altas temperaturas, la expresión de ciertos genes también aumentó, incluyendo aquellos involucrados en el mantenimiento del plegamiento de proteínas.
“Hemos podido descubrir muchas estrategias que podrían ayudar a sobrevivir a altas temperaturas, y algunas de estas estrategias podrían ser utilizadas por los termófilos en toda la vida”, dice Rappaport. “Por ejemplo, algunas proteínas en la cascada I. tienen una alta carga de superficie positiva que podría ayudarlos a permanecer estables. Estos cargos de proteína son similares a los encontrados en bacterias termofílicas y arqueas. ”
El equipo también comparó información genética de otros estudios a nivel mundial. En este grupo de datos, encontraron piezas similares de ADN de muestras geotérmicas en lugares como Nueva Zelanda y Parque Nacional Yellowstone. Esto significa que las amebas termofílicas adicionales relacionadas con I. cascada podrían estar viviendo en todo el mundo esperando ser descubiertos.
Búsqueda de vida más allá de la Tierra
La Tierra es el único planeta que sabemos de que está habitado con la vida. Para la vida como la conocemos para sobrevivir en otros planetas del sistema solar o más allá, los organismos podrían tener que hacer frente a las condiciones ambientales que son muy diferentes de las que se encuentran aquí en casa.
“El estudio de los extremófilos nos ayuda a comprender mejor las limitaciones bioquímicas y fisiológicas de la vida tal como lo conocemos en la Tierra”, dice Alison Olcott, científico de programas de Exobiología en la sede de la NASA en Washington. “Esta información, a su vez, ayuda a guiar la búsqueda de la vida de la NASA ya que expande la gama de condiciones que creemos que la vida podría estar habitando en otros lugares. ”
En particular, el estudio aumenta nuestra comprensión de dónde y cómo puede persistir la vida con células complejas en la Tierra y más allá.
“Encontrar eucariotas sobreviviendo en entornos de alta temperatura no sólo expande nuestra comprensión de dónde se puede encontrar la vida, sino también de lo complejo que podría ser la vida”, dice Olcott.
Sin embargo, los investigadores señalan que la supervivencia depende de muchos factores que son parte de un ecosistema más grande.
“Podría ciertamente ser posible para una vida compleja como yo. cascada para sobrevivir en otro planeta, pero la Tierra es el único planeta que conocemos actualmente para tener todos los requisitos para que yo sea feliz”, dice Rappaport. “No se trata sólo de temperatura. Un ambiente también necesita la acidez correcta, los niveles de oxígeno, la presión, el agua y los alimentos. La cascada no podía sobrevivir sola. También necesita que se apoye otra vida. ”
Para más información sobre astrobiología en la NASA, visite:
https://science.NASA.gov/astrobiology
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