Tina en el bosque de Charnia, la vida que no podía existir

El enigma del Bosque de Charnwood.

Soto de Swithland, Bosque de Charnwood (Leicestershire, UK.)

El soto de Swithland, parte del bosque de Charnwood (Leicestershire, Reino Unido.) Fue en una cantera situada en este bosque donde primero Tina Negus y luego Roger Mason, ambos de 15 años, se encontraron con algo que según el mundo entero no podía existir. Imagen: Wikimedia Commons.

Cuando era niña, Tina Negus (Reino Unido, 1941) le tomó gusto a eso de los fósiles. Es que en aquella época no había videojuegos, ni móviles, y ni siquiera muchas teles. Así que los críos salían a la calle a jugar y hacían sus travesuras, como meterse en sitios que a sus padres no les gustaban. Según sus propias palabras, Tina se aficionó jugando «ilícitamente» (vamos, que si en casa se llegan a enterar, seguramente se habría llevado una buena azotaina como era corriente por aquella época) en una cantera abandonada próxima a su domicilio en Gratham, Lincolnshire. Ahí había un montón de fósiles de amonites, belemnites y cosas así fijados a sus calizas azules del entonces llamado Liásico Superior, que desde chiquitaja cautivaron su imaginación.

Tina Negus buscando fósiles, cuando era adolescente.

Una Tina Negus adolescente buscando fósiles cerca de su casa allá por la primera mitad de los años ’50 del pasado siglo. Foto: Propiedad de Tina Negus vía trowelblazers.com

Puesto que también faltaba bastante para que inventasen Internet, y Tina era muy curiosa, su afición le llevó a la biblioteca pública local. Ahí leyó un montón de cosas sobre geología, biología, paleontología y esos rollos de científicos. El caso es que conforme se adentraba en la adolescencia, acabó bastante enterada de estos temas. Y a principios del verano de sus quince años, Tina pidió a sus padres que la llevaran al cercano Bosque de Charnwood. Ya habían estado varias veces, pero esta vez Tina no deseaba simplemente hacer picnic en un lugar hermoso como ese. En la biblioteca había leído un ensayo sobre su geología y le llamó la atención que existiese una cantera con depósitos de ceniza volcánica surgida bajo el mar, cuando aquello fue un mar. Eso era algo que Tina nunca había visto y, como además conocía muchos de los lugares mencionados gracias a las excursiones anteriores, se motivó. Así que copió todos los mapas del ensayo a mano –tampoco había fotocopiadoras– y con la excusa de ir a recolectar arándanos, convenció a sus sufridos padres de que la llevasen otra vez en junio o principios de julio de 1956; no recuerda bien la fecha exacta. Pero tuvo que ser por ahí, porque los arándanos todavía no estaban maduros.

Y para el Bosque de Charnwood marcharon. En cuanto pudo, Tina se metió por el camino de cabras que conducía a la cantera en cuestión. Durante un buen rato, se quedó flipada con aquellas rocas de color gris oscuro y tono verdeazulado, como era su gusto. Entonces sus ojos cayeron sobre algo más: uno de sus amados fósiles. Parecía una especie de hoja de helecho fosilizada, sin nervio central, sino con sus foliolos dispuestos como en zigzag. Pero había un pequeño problema. Según sus mapas y notas copiados tan cuidadosamente, la piedra donde se hallaba el fósil era precámbrica. Y todos los libros gordos y los grandes sabios y sus profesores y el mundo entero afirmaban taxativamente que la vida compleja apareció en el Cámbrico, o sea después. Aquel fósil que tenía ante sus ojos no tenía el menor derecho a existir. Faltaría más. Una forma de vida compleja antes del Cámbrico, y encima con aspecto de planta terrestre, ¡menuda idiotez!

Fósil índice de Charnia Masoni en el New Walk Museum & Art Gallery de Leicester, UK.

El fósil índice de Charnia en su roca precámbrica que observó Tina, con unos 580 millones de años de antigüedad, actualmente expuesto en el New Walk Museum & Art Gallery de Leicester, Inglaterra. Cuando Tina reparó en él, todo el mundo daba por sentado que la vida pluricelular compleja se originó en el Cámbrico, decenas de millones de años después, y esto simplemente no podía existir. Imagen: Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

Sólo que aquella especie de fronda estaba allí, casi mirando desafiantemente a Tina desde la profundidad del tiempo. Mucho, mucho tiempo: bastante más de medio millar de millones de años. Cuando aquel ser estuvo vivo, los días sólo duraban 22 horas y los años tenían 400 días divididos en 13 meses. El Sol y la Tierra estaban en otro lugar de la galaxia y las estrellas nocturnas eran completamente distintas de las actuales. El oxígeno todavía estaba acumulándose en el aire. Aquel bosque y aquella cantera estaban muy cerquita del Polo Sur, en el fondo de un superocéano al que ahora llamamos Panthalassa, que bañaba las costas extrañas de un único supercontinente hoy denominado Pannotia. Y dijeran lo que dijesen los libros gordos, los grandes sabios, sus profes y el mundo entero, el fósil imposible de Tina llevaba ahí desde entonces.

Tina hizo lo que hacen los buenos científicos. Como faltaban muchas décadas para que una chavala de 15 años pudiera tener un móvil con su cámara de nosecuántos megapíxeles, primero se limitó a no tocar nada. Al día siguiente, en el colegio, se acercó a su profesora de geografía para contarle que había encontrado un fósil en una roca precámbrica. La profe contestó al instante: «No hay fósiles en las rocas precámbricas.» Tina le dijo que ya lo sabía, pero ella lo había visto con sus propios ojos. Sin ni siquiera mirarla, la profe replicó: «¡Pues entonces no será una roca precámbrica!» Tina insistió: ese fósil estaba en una roca precámbrica. Su profe repitió: «Ya te he dicho que no hay fósiles en las rocas precámbricas.» Y completado así el círculo, se marchó dejándola con la palabra en la boca.

Pero Tina, a fuer de curiosa, era cabezona. Pidió una vez más a sus padres que la llevaran de nuevo al lugar. Y esta vez, un poquito obcecada, no tuvo una idea tan buena: se llevó el martillo de minero de papá. Contaremos en su defensa que seguía teniendo quince años y necesitaba saber qué era aquella cosa. Y también que tuvo el buen juicio de no dar un solo golpe cerca del fósil. Lo que intentaba era sacar el trozo de roca entero, fósil incluido, pero intacto. Por fortuna, al poco rato descubrió que aquella piedra era demasiado dura y sus martillazos apenas tenían algún efecto. Ya a la desesperada, la buena científica volvió a su sesera adolescente. Ese día les acompañaba su abuelo, que siempre llevaba encima un bloc de notas con su correspondiente lapicero. Tina le pidió un par de hojas, el lápiz, y sacó un calco del fósil como los científicos verdaderos. Con él se fue al museo local, para intentar compararlo con las piezas que tenían allí, sin ningún éxito. Repasó todos los libros de geología y paleontología a los que pudo poner las manos encima. Nada. Finalmente se cansó y, desilusionada, guardó el calco en su carpeta.

Aún intentó un último viaje al Bosque de Charnwood hacia finales del año siguiente, 1957. Entonces descubrió, para su horror, que su fósil ya no estaba. Ni el fósil ni la roca. En su lugar había marcas de agujeros de perforación y las herramientas que habían usado para extraerla. Lo único que la consoló fue que, a juicio de sus familiares, parecía un trabajo profesional y no la barbarie de algún vándalo. Supusieron que el fósil de Tina habría pasado a formar parte de la colección de alguien. Así quedó la cosa.

Aunque Tina no se olvidó de él. En 1961 se graduó en zoología, botánica y geografía en la Universidad de Reading, especializándose en zoología. Luego estuvo dos años investigando la ecología de los mejillones de agua dulce. En ese periodo, la universidad organizó un viaje al famoso Museo de Historia Natural de Londres, con sus casi 80 millones de especímenes. Tina pensó que quizá ahí encontraría la respuesta a aquel misterio de su adolescencia. Se lo repasó entero, sala por sala y era geológica por era geológica, buscando alguna pieza que coincidiera con su fósil… sin encontrar nada. Cabezota, escribió a casa para que le mandaran aquellos calcos que tomó con el bloc y el lápiz del abuelo. En cuanto los recibió, se presentó en el Departamento de Geología de su universidad a preguntar si alguien tenía alguna idea de qué demonios podía ser aquello. Al principio la miraron raro, pero entonces alguien recordó algo y le mostró un paper recién publicado por un cierto doctor Trevor Ford, de la Universidad de Leicester.

El título era, ni más ni menos, Fósiles precámbricos del bosque de Charnwood. ¡Y allí estaba el suyo! Se trataba de un descubrimiento revolucionario: ni más ni menos que uno de los dos primeros ejemplares confirmados de la biota ediacárica, formas de vida complejas decenas de millones de años más antiguas que lo asegurado por los libros gordos, los grandes sabios, los profesores y el mundo en general hasta entonces. Tina siempre tuvo razón: su fósil era un ser complejo anterior al Cámbrico y ahora se llamaba Charnia masoni, con unos 580 millones de años de antigüedad.

Molde e impresión artística de Charnia masoni.

Arriba: Molde del holotipo de Charnia masoni. Abajo: Impresión artística de cómo pudo ser cuando vivía fijada a los fondos del superocéano Panthalassa precámbrico. Imágenes: Wikimedia Commons / Andy Kerr (Clic para ampliar)

Roger Mason, descubridor oficial de Charnia masoni, a los 15 años.

Roger Mason, también de 15 años, con el primitivo equipo de escalada que usaba cuando observó a Charnia en la cantera del Bosque de Charnwood. A diferencia de la familia de Tina, su padre conocía al Dr. Trevor D. Ford del Departamento de Geología de la Universidad de Leicester y llamó su atención sobre el descubrimiento. A partir de ahí se confirmó que lo imposible era posible. Foto: © Leicester Mercury, 1957. (Clic para ampliar)

Lo de masoni era por otro chaval de 15 años, Roger Mason, igualmente aficionado a los fósiles. Un año después de que Tina lo observara por primera vez, Roger fue a practicar escalada con sus colegas a la cantera en cuestión y reparó en su extrañeza igual que Tina. Pero a diferencia de Tina, la familia de Roger tenía vinculación con el mundo académico y así su redescubrimiento llegó rápidamente a oídos del Dr. Trevor D. Ford.

El Dr. Ford se mostró escéptico al principio, pero accedió a ir a echar un vistazo y quedó atónito. E inmediatamente pasó a la acción. Así pues, el fósil no había sido retirado de la cantera por ningún coleccionista, sino por un equipo de la Universidad de Leicester dirigido por el Dr. Ford. De ahí que el trabajo fuese tan profesional. Y además del Charnia masoni también habían extraído otro fósil precámbrico, el Charniodiscus concentricus, con una forma circular que también había llamado la atención de Tina pero no le dio mayor importancia. Actualmente se encuentran en el New Walk Museum & Art Gallery de Leicester como los primeros especímenes confirmados de que la vida compleja fue posible antes de que fuese posible la vida compleja. Tina y Roger acababan de descubrir –o demostrar, como ahora veremos– un ámbito completo de la vida que existió durante decenas de millones de años, llamado la biota ediacárica.  Moraleja: mientras sigas el método científico –y eso vale para todo o casi todo en esta vida, no sólo para las «cosas científicas»– nunca te fíes excesivamente de los libros gordos, los grandes sabios, los profesores, el mundo en general y los adultos en particular. Ser más viejos no nos hace ni más inteligentes ni necesariamente más sabios y a veces somos unos cretinos bastante soberbios. Unos idiotas, vamos.

La biota ediacárica.

Charnia masoni y Charniodiscus concentricus sólo son dos ejemplos de una vasta vida marina compuesta por seres pluricelulares complejos que aparecieron poco después de la descongelación del periodo Criogénico (sobre todo a partir de la llamada explosión de Avalon) y comenzaron a difuminarse poco antes de principios del Cámbrico; es decir, coincidiendo a grandes rasgos con el periodo ediacárico (hace entre 635 y 542 millones de años.) Con alguna excepción que luego veremos, fueron los primeros seres complejos que aparecieron y perduraron largo tiempo sobre la faz de este planeta. Algún autor objeta al uso de la expresión biota ediacárica como si fuesen seres aparte del proceso evolutivo global de la vida terrestre y prefiere restringir el término a la mera datación estratigráfica. Sea como fuere, muchos de estos seres presentan características que los distinguen de la vida que seguimos adelante a partir de la explosión cámbrica.

Hay que reseñar que Tina, Roger y el Dr. Ford no fueron los primeros en darse cuenta de que algo raro pasaba con la supuestamente imposible vida compleja precámbrica. De hecho, el Ediacárico toma su nombre de las colinas de Ediacara, al Sur de Australia. Ahí fue donde en 1946 el geólogo Reg Sprigg encontró unas ciertas «medusas» en un yacimiento que parecía muy anterior al Cámbrico. Tampoco él había sido el primero. Ya en 1868, el escocés Alexander Murray había hallado fósiles de Aspidella terranovica en eso, Terranova, por debajo del entonces denominado «estrato primordial.» En 1933, el alemán Georg Gürich se topó con fósiles de Rangea schneiderhoehoni en la Formación Nama de la actual Namibia, donde también han aparecido restos de Ausia fenestrata. Pero como la creencia en que la vida compleja surgió a partir del Cámbrico estaba tan firmemente establecida, estos hallazgos se disputaron por todas las vías: que si la datación de los estratos no estaba clara, que si había habido contaminación de las muestras, que si en realidad no eran fósiles sino formaciones minerales curiosas, etcétera. Lo habitual en estos casos.

Fondo marino de Ediacara en el Precámbrico.

Impresión artística del fondo marino precámbrico que hoy en día son las colinas de Ediacara, Australia, que dan nombre al periodo ediacárico. Imagen: Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

La importancia del descubrimiento de Tina, Roger y el Dr. Ford radica en que fue un auténtico manotazo que tiró todas estas objeciones por la borda. La geología de las Midlands británicas está extremadamente bien documentada y datada, el fósil permanecía prístino en su roca precámbrica y claramente Charnia masoni fue alguna clase de ser vivo, se ponga como se ponga quien se ponga. Qué clase de ser vivo es cuestión aparte. La biota ediacárica es tan distinta de lo habitualmente conocido y tan diversa –se han encontrado muchísimos seres más, a cuál más peculiar– que se sigue discutiendo qué son exactamente. Para ser más rigurosos, cuál es su clasificación taxonómica. Distintos especialistas han intentado encuadrarla prácticamente en todas las categorías, desde los cnidarios (o sea, animales) y los metazoos basales hasta las algas, los hongos, los líquenes, los protistas gigantes (al estilo de los Xenophyophorea), los organismos coloniales e incluso en su propio filo o reino aparte. Actualmente se tiende a pensar que fueron alguna clase de metazoos, o sea animales, pero sumamente difíciles de emparentar con quienes vinimos después.

Dendrogramma enigmatica.

Dendrogramma enigmatica. La muestra fue recogida en 1986 a entre 400 y 1.000 metros de profundidad en el talud continental del Estrecho de Bass que separa Australia de Tasmania. En 2014 fue identificada, o más bien «no-identificada», como una especie animal sin relación taxonómica aparente alguna con ninguna otra conocida pero presentando similitudes con algunos medusoides ediacáricos. (Just, J.; Kristensen, R. M.; Olesen, J.: «Dendrogramma, New Genus, with Two New Non-Bilaterian Species from the Marine Bathyal of Southeastern Australia (Animalia, Metazoa incertae sedis) – with Similarities to Some Medusoids from the Precambrian Ediacara.» PLoS One, 3 de septiembre de 2014; 9(9):e102976. doi: 10.1371/journal.pone.0102976. eCollection 2014.) (Clic para ampliar.)

En suma, que ni puñetera idea. Para acabar de arreglarlo, en 2014 se identificaron unos bichitos marinos en forma de seta llamados Dendrogramma que parecen compartir algunas características con seres ediacáricos como Albumares brunsae, Anfesta stankovskii y Rugoconites. Aunque se les ha ubicado en el reino animal, tampoco saben muy bien dónde más colocarlos en el «árbol de la vida.» El nombre se les puso por la disposición de sus canales digestivos, que recuerdan a un dendrograma… y punto. Así que por el momento son los únicos miembros de la familia… eso, Dendrogrammatidae. Para todo lo demás, son incertae sedis, o sea que quién sabe. Van a intentar secuenciarles el ADN, a ver si nos enteramos de algo más. Encuentro de lo más acertado el «apellido» que le han adjudicado a uno de ellos: Dendrogramma enigmatica, porque representan un auténtico enigma. Y eso que estamos hablando de seres perfectamente existentes hoy en día y que podemos estudiar (y están estudiando) con todo detalle. Ahora imagínate la pesadilla de catalogar a unos seres todavía más enigmáticos, quizá emparentados con estos o quizá no, que desaparecieron hace como medio millar de millones de años dejándonos sólo un puñado de fósiles.

Como te decía, la biota ediacárica parece presentar una serie de características distintivas comunes, o eso nos parece con el material que ha quedado para trabajar. Para empezar, fueron todos seres marinos, entre otras cosas porque –con permiso de estas personas– en la tierra y el aire no había aún ningún ser vivo complejo. Pero no, no es sólo por eso: todos los fósiles han aparecido en estratos que permanecieron sumergidos durante el Ediacárico, aunque exista alguna opinión divergente. Y además bastante sumergidos, por debajo de la zona fótica (o sea, la capa del mar que puede atravesar la luz solar), así que no pudieron usar la fotosíntesis. Pueden presentar casi cualquier clase de simetría, incluyendo simetría bilateral como nosotros, o ninguna.

Algunos como Funisia dorothea pudieron reproducirse sexualmente. Dado que en su época los depredadores macroscópicos aún no existían, la respetable agencia Reuters calificó su existencia como muy agradable, imaginando que hubiesen dispuesto de un sistema nervioso capaz de apreciarlo: ningún depredador, mucho sexo. Pero creemos que la mayor parte eran asexuados; a cambio, algunos de estos últimos se reproducían de maneras francamente sofisticadas. También se ganaban la vida con gran facilidad: en su mayor parte debían ser seres sésiles, o sea que se fijaban al fondo para alimentarse del tapete microbiano subyacente o, mediante filtración, de cualquier cosa alimenticia que les pasara a través. Un lugar tranquilo para vivir, esos mares precámbricos. No obstante, Guy Narbonne opina que diversas características propias de los animales modernos fueron apareciendo en esta biota a lo largo del Ediacárico, como la movilidad (hace más de 555 millones de años), la calcificación (550 millones de años) y finalmente el comportamiento depredador (hace menos de 549 millones de años, ya aproximándose al Cámbrico.)

Cloudina carinata, fósil ediacárico terminal hallado en Extremadura.

Cloudina carinata del Ediacárico terminal (hace unos 540 millones de años) con exoesqueleto mineralizado, hallada en las dolomías del anticlinal del Ibor-Guadalupe, Extremadura. Foto: Geoparque Villuercas-Ibores-Jara.

La misma extinción de la biota ediacárica es objeto de debate. No estamos seguros de cuándo y como se marcharon estos seres exactamente. Parece que aunque la inmensa mayoría ya se habían esfumado antes de que comenzara el Cámbrico, algunas comunidades pudieron pervivir hasta el Cámbrico Medio. Y no tenemos claro si fue una extinción rápida por sus propias razones, una sustitución al ser desplazados por los seres cámbricos o lo que llaman un modelo del gato de Cheshire, en el que la progresiva desaparición de los tapices microbianos del fondo marino precámbrico los habría ido haciendo desaparecer hasta que finalmente no quedó ninguno. Se discute también hasta qué punto constituyeron un verdadero ecosistema en el sentido moderno del término; es decir, si interactuaban más o menos entre sí o cada uno estaba ahí fijado a su trocito de tapiz microbiano cual percebe a la roca ignorando por completo lo que hubiera a su alrededor. Si como dice Narbonne desarrollaron comportamientos como el movimiento y la depredación, algo de ecosistema tuvieron que tener.

Por cierto que estos seres no han aparecido únicamente en esos países donde hablan raro. Cerca de Villarta de los Montes (Badajoz)  científicos de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Extremadura han hallado una estupenda colección de fósiles ediacáricos terminales que incluyen Cloudinas –el primer metazoo conocido con un esqueleto externo–, Sinotubulites, Namacalathus y algo que se parece a las Protolagena. Si te interesa el tema, puedes preguntar en el Geoparque de Villuercas – Ibores – Jara. Por su parte, Rusia, Ucrania, Canadá y China están plagadas. Esa vida que no podía existir estuvo repartida por todas partes durante millones de años, ahora ya sólo esperando a que un par de quinceañeros curiosos con la mirada limpia y la cabeza despejada se fijasen bien.

Cada vez más vida, cada vez más pronto.

Y es que como creo que ya te he contado varias veces, cuanto más sabemos, vemos que antes apareció la vida en la Tierra. Y la vida pluricelular también, como apunté en este otro excelente sitio.

Fósil francevillense

Uno de los fósiles francevillenses con 2.100 millones de años de antigüedad. Literalmente, no sabemos lo que fue. Pero fue. Imagen: Wikimedia Commons. (Clic para ampliar)

Pero es que incluso todo esto comienza a quedarse algo obsoleto. Ahora mismo vamos teniendo dudas de que la biota ediacárica represente la primera vez que surgieron seres complejos en este planeta. Hoy tengo el gusto de presentarte también a la biota francevillense, con… ¡2.100 millones de años de antigüedad! A ver si nos entendemos tú y yo, compi: dos mil cien millones de años es más de la séptima parte de la edad del universo. Hace 2.100 megas de años, el Sol brillaba casi un 20% menos que ahora, los años tenían 465 días divididos en 14 meses y medio y apenas comenzaba a haber oxígeno libre. El maldito uranio todavía era lo bastante rico como para encender un reactor nuclear natural con agua corriente 400 millones de años después (los materiales radiactivos van decayendo con el paso del tiempo.) Y de hecho lo hizo muy cerca de ahí, en Oklo (Gabón), a pocos kilómetros de Franceville. Por eso a la biota francevillense también se le llama gaboniontes: tanto Oklo como Franceville están en Gabón. Francia extrae uranio para sus reactores nucleares en el sector.

Sabemos todavía muy, muy poco de estos gaboniontes. Pero, al igual que pasó con Charnia, ahí están: fósiles circulares y elipsoidales de hasta doce centímetros, muy probablemente pluricelulares. En realidad, la vida pluricelular ha evolucionado al menos 25 veces independientemente en la historia de la Tierra, desapareciendo a continuación en la mayoría de las ocasiones. Lo que ya no es tan normal es que evolucione hasta crear seres macroscópicos tridimensionales de 12 centímetros. Y sin embargo, en el delta de un olvidado río paleoproterozoico, seguramente bajo una columna de agua con algo de oxígeno disuelto, estos bichos –no hay ninguna otra condenada manera de clasificarlos hoy por hoy– medraron durante una larga temporada antes de dejarnos sus fósiles en la pirita del lugar. Así que la biota ediacárica pudo no ser la primera vez que aparecieron seres complejos macroscópicos en este planeta. La biota francevillense, aunque seguramente mucho más simple, pudo adelantárseles en un millar y medio de millones de años o así.

Tina Negus y Roger Mason

Tina Negus y Roger Mason en la actualidad. Ahora ya no son ningunos quinceañeros, pero siguen haciendo lo que siempre amaron: Tina fotografiando aves y Roger con un yacimiento precámbrico a la espalda. Fotos: Birdnote Team / The Thought Stash

¿Y qué pasó al final con los protas humanos de esta historia? Bueno, pues como ya sabemos Tina se hizo zoóloga, y además poetisa, fotógrafa y pintora; ahora, ya jubilada, sigue dedicándose a esto último. Roger, el otro quinceañero que redescubrió definitivamente a Charnia, acabó siendo profesor universitario de geología y aunque jubilado también, continúa colaborando con la Universidad China de Geociencias en Wuhan.  El Dr. Trevor D. Ford, nombrado miembro de la Orden del Imperio Británico y esas cosas de los isleños, está jubiladísimo pero hace poco aún seguía organizando charlas y seminarios sobre estos temas en su Leicester natal. En 2007, Roger y el Dr. Ford invitaron a Tina a participar en uno de estos seminarios como predescubridora de ese fósil que demostró la existencia de la vida que no podía existir.

El otro protagonista, la ciencia, salió ganando como hace siempre. Los científicos, como humanos que son, pueden resultar a veces más duros de mollera. :-P Pero el poder y la grandeza de la ciencia radica precisamente en que siempre es capaz de cambiarse a sí misma y corregir sus propios errores, siguiendo el método científico, para perfeccionarse cada vez más y más y así darnos todo lo que nos ha dado, y nos dará. Y en la misma raíz de la ciencia está la curiosidad, ese observar algo que quizá muchos hayan visto pero nadie había observado antes –como seguramente muchos habrían visto el fósil del Bosque de Charnwood, empezando por quienes trabajaron en la cantera durante muchos años, pero nadie lo había observado–, pensar aquello de «¡qué curioso!» y no parar hasta descubrir lo que es y cómo funciona. La misma curiosidad que nos ha llevado a lo largo de los milenios desde preguntarnos qué demonios serían aquellas lucecitas que brillan en el cielo por la noche hasta pasear nuestras naves-robot por las proximidades de Plutón. Desde preguntarnos por qué la gente caía enferma hasta tener la mayor esperanza de vida y las menores tasas de mortalidad infantil de toda la historia de la humanidad. Desde preguntarnos qué sería el rayo y esas chispitas de las prendas de lana hasta construir los dispositivos electrónicos que estamos usando ahora mismo tú y yo. La misma curiosidad que, si no cometemos ninguna estupidez monumental por el camino, nos llevará adonde ahora mismo ni siquiera podemos imaginar.

Bibliografía:

873 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (34)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (20 votos, media: 5,00 de 5)
Loading...
Be Sociable, Share!

La anomalía de L’Atalante

Los metazoos de L’Atalante, en el Mediterráneo oriental, desafían una vez más los límites de la vida.

Tardigrado u osito de agua, un poliextremófilo extremadamente resistente, incluso al espacio exterior.

El tardígrado u osito de agua, un invitado habitual en este blog. Pese a ser un animal como nosotros, se trata de un poliextremófilo radical capaz de sobrevivir a 6.000 atmósferas de presión, a más de 5.000 grays de radiación (10 grays bastan para aniquilar a los humanos) y hasta en el espacio exterior: en septiembre de 2007, la cápsula rusa Foton-M3 se llevó a unos cuantos de paseo por la órbita terrestre durante 12 días, expuestos al vacío cósmico y la radiación ultravioleta solar. Tras ser rehidratados a su regreso, el 68% revivieron (aunque la mortalidad posterior fue elevada.) Los huevos que llevaban con ellos resultaron esterilizados, pero los que pusieron después eclosionaron con normalidad. Fuente: Jönsson et al, «Tardigrades survive exposure to space in low Earth orbit», Current Biology Magazine vol. 18, nº 17, R729-731.

Me fascinan los extremófilos, esos seres disidentes que por el mero hecho de existir ponen en tela de juicio todas las convenciones sobre lo que es posible en el mundo de los vivos. Desde hace algún tiempo, ya sabemos que existen seres capaces de medrar y tomarse unas cañitas tranquilamente en entornos antiguamente considerados imposibles para la vida. Arqueas que siguen reproduciéndose a 122ºC o sumergidas en ácido sulfúrico, bacterias capaces de sobrevivir a presiones suficientes como para producir diamante artificial (16.000 atmósferas) o a 30.000 grays de radiación gamma (similar a la radiación directa a 590 metros de un arma termonuclear de un megatón), líquenes que mantienen su actividad fotosintética a 20ºC bajo cero, indicios de actividad enzimática en mezclas acuosas a 100ºC bajo cero, y hasta organismos pluricelulares complejos con la habilidad de soportar buena parte de todo esto mientras viajan expuestos al espacio exterior, como nuestro querido osito de agua

Incluso sin salir de aquí, incluso sin abandonar el planeta Tierra, donde la vida ha surgido sometida a unos determinantes físico-químicos muy específicos, estamos rodeados por vivientes que podrían sobrevivir, reproducirse y evolucionar en condiciones alienígenas. De hecho, es incluso posible que la primera vida sobre la faz de la Tierra estuviera constituida por algunos de estos seres extremos, al calor de las fumarolas submarinas. Así pues, con tantas pruebas de que es posible la vida e incluso la vida compleja donde se creía imposible, surge inmediatamente la pregunta de si es posible la vida e incluso la vida compleja como se creía imposible. Por ejemplo, en ausencia de alguno de sus constituyentes fundamentales: carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, lo que viene a llamarse por el acrónimo CHON.

Bioelementos.

Composición química del ser humano, por masa

Composición elemental del ser humano, por masa. (Clic para ampliar)

En el planeta Tierra, los elementos fundamentales para la vida son el carbono, el nitrógeno, el hidrógeno y el oxígeno. Entre los cuatro, suman entre el 97,9 y el 99,7% de lo que somos. No tiene nada de raro: todos ellos se cuentan entre los elementos más comunes de nuestra galaxia y de la corteza y atmósfera terrestres que nos vieron nacer. También se consideran esenciales el fósforo y el azufre, dando lugar al acrónimo CHONPS. Y resulta difícil imaginar vivientes como los de aquí sin sodio, calcio, potasio, magnesio, cloro, hierro y yodo. Los demás elementos que intervienen en la vida terrestre, hasta unos setenta aproximadamente, aparecen en unos seres vivos y en otros no. (+info: Esta es tu naturaleza)

De todos ellos, la clave de la vida terrestre es el carbono pero su principal componente es el oxígeno: por ejemplo, en un cuerpo humano, asciende al 62,8% de la masa que nos constituye. En las bacterias esta cifra aumenta al 73,7% y en algunas plantas, como la alfalfa, llega al 77,9%. ¿Y dónde está este oxígeno? Bueno, pues mayormente fijado en el agua; entre la mitad y las tres cuartas partes de lo que somos es agua. Pero también en un montón de las demás moléculas que nos dan forma. De hecho, es difícil concebir biomoléculas que no contengan oxígeno. Desde los lípidos más básicos que componen las membranas celulares hasta monstruos como el ADN y el ARN, todos necesitan el oxígeno para existir.

Hasta hace poco se pensaba que todos los seres multicelulares complejos necesitamos de la presencia del oxígeno libre (O2) en nuestro entorno para sobrevivir y reproducirnos. Es decir, que somos aerobios obligatorios. Sin oxígeno libre en el aire o en el agua que nos rodea, según tengamos pulmones o agallas o lo que sea, nos asfixiamos y morimos rápidamente. Eso de vivir en ausencia de oxígeno era cosa de seres unicelulares como las bacterias o las arqueas, que usan mecanismos como la fermentación o la respiración anaeróbica para conseguir lo suyo. Pero nada más complejo que un protozoo podía existir sin tirar mano del oxígeno a su alrededor; y aún estos, con dificultades. Eso creíamos.

Buque oceanográfico L'Atalante

Buque oceanográfico L’Atalante, del Instituto Francés de Investigaciones para la Explotación del Mar (IFREMER). Foto: © IFREMER

Los extraños habitantes de L’Atalante.

Cuenca de L'Atalante - Ubicación

Ubicación de la Cuenca de L’Atalante, Mediterráneo Oriental. Mapa base: © Google Maps (clic para ampliar)

Así fue hasta el año 2010, cuando empezaron a llegar noticias sobre unos bichejos francamente extraños que medran a su gusto en la Cuenca de L’Atalante, a su vez un sitio bastante peculiar. La Cuenca de L’Atalante es un lago submarino de salmuera situado en el Mediterráneo Oriental, 192 km al Oeste de Creta, a unos 3.500 metros de profundidad. No es el único; hay bastantes más. En realidad, es el más pequeño de los tres que se encuentran por la zona. Este en particular recibe su nombre por el buque francés de investigación oceanográfica que lo descubrió en 1993.

Este lago de salmuera y sus dos vecinos, Urania y Discovery, se formaron hace no más de 35.000 años, conforme los depósitos de evaporita surgidos durante la Crisis salina del Messiniense (hace algo más de cinco millones de años) fueron disolviéndose y reconcentrándose en las profundidades del Mediterráneo. Así, su salinidad se disparó. Hoy en día es ocho veces superior a la del agua marina corriente, cerca del punto de saturación. Se trata básicamente de un lago hipersalino, pero a gran profundidad.

Estos lagos submarinos de salmuera tienen varias peculiaridades. Una de ellas es que sus aguas se mezclan muy poco con las del resto del mar. Es decir, con las que tienen oxígeno libre disuelto, lo que permite respirar a los peces y demás. Eso significa que éste no puede pasar y, como resultado, son fuertemente anóxicos. Vamos, que prácticamente no hay oxígeno libre en ellos.

Así que durante los siguientes diecisiete años se supuso que en L’Atalante sólo residían los vecinos de turno en semejantes sitios: bacterias y arqueas quimioautótrofas, como las euriarqueotas aficionadas a las fuentes hidrotermales y demás extremófilos a los que sólo les molan los sitios que nos matarían rápidamente a todos los demás. Especialmente, a los metazoos. O sea, a nosotros, los animales.

Spinoloricus nov. sp.

La loricífera Spinoloricus nov. sp. de la Cuenca de L’Atalante, el primer animal encontrado que puede vivir en condiciones totalmente anóxicas. Teñida con Rosa de Bengala. Imagen: Danovaro et al. BMC Biology 2010, 8:30

Hasta que, en 2010, apareció la anomalía. Lo hizo en un paper encabezado por el profesor italiano de biología marina Roberto Danovaro, que lleva por título «Los primeros metazoos viviendo en condiciones anóxicas permanentes.« Es decir, animales viviendo sin presencia de oxígeno libre. Hasta el día anterior tal cosa se consideraba, esencialmente, imposible.

Y sin embargo ahí están, bien sanos y lustrosos. En las fosas hipersalinas del Mediterráneo se han pillado el apartamento al menos tres especies de Loricifera que no necesitan respirar oxígeno libre como todo hijo de madre pluricelular. Los Loricifera son unos bichitos microscópicos o casi, residentes habituales en los sedimentos del fondo marino y evolutivamente próximos a los gusanos gordianos y los gusanos-pene (sí, ese pene en el que estás pensando). Estas tres especies se llaman Spinoloricus nov. sp. (o Spinoloricus Cinzia), Rugiloricus nov. sp. y Pliciloricus nov. sp.

¿Pero cómo son capaces? Bien, según los estudios realizados hasta el momento, resulta que estos tres animalitos carecen de mitocondrias, con lo que no tienen las mismas exigencias de respiración celular que el resto de nosotros. En su lugar parecen poseer hidrogenosomas, algo más propio de ciertos hongos, protistasprotozoos ciliados. El intrincado proceso evolutivo mediante el que tales hidrogenosomas pudieron acabar en un animal pluricelular como tú y como yo es todavía desconocido. Algunos sugieren que podría tratarse de simbiontes, pero esto presenta sus propios problemas.

A decir verdad, todavía no se sabe gran cosa de ellos. Están en ello. Pero se reproducen por huevos (que nooo, que quiero decir que son ovíparos). Aunque el equipo del Dr. Danovaro no logró llevar a ninguno de estos animales hasta la superficie sin que murieran por el camino, dos de los que obtuvieron contenían huevos. Se los extrajeron y los incubaron en condiciones totalmente anóxicas a bordo del buque, con éxito. Los huevos terminaron abriéndose y dieron lugar a animalitos vivos.

Cada vez más vida, en lugares cada vez más imposibles.

Naturalmente, Spinoloricus nov. sp., Rugiloricus nov. sp. y Pliciloricus nov. sp. incorporan tanto oxígeno en sus moléculas como el resto de los terrestres y lo necesitan para sobrevivir, por mucho que lo obtengan de manera distinta. Toda la vida que conocemos en este planeta procede de un antepasado común; estos Loricifera no son una excepción. Están sujetos a las mismas reglas que todos los demás, y eso incluye ser CHONis –ya sabes, carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno ;-) –. No son animales libres de oxígeno, como se ha dicho por ahí. Simplemente gestionan su oxígeno de una manera distinta, bastante extraordinaria.

Pero también es cierto que la vida no deja de darnos sorpresas. Cada vez que alguien establece un límite sobre los lugares donde es posible la vida, al menos en un entorno planetario como la Tierra, termina apareciendo algún bicho que se lo come. Y algunos, claro, nos preguntamos dónde está el límite. Los más astrobiotrastornados, nos preguntamos lo que podría ser posible con otras biologías, bajo la luz de otros soles.

En este sentido, una de mis rayadas favoritas me la enseñó el astrofísico del pueblo Carl Sagan, y no soy el único que la sufre. Es, por supuesto, lo que llamamos el chauvinismo del agua. En las propias palabras de Carl:

Hay chauvinismo del carbono, chauvinismo del agua… ya sabes, gente que dice que la vida, en todas partes, sólo puede basarse en las mismas bases químicas en que nos sustentamos nosotros. Bien, a lo mejor tienen razón. Pero dado que los mismos tipos que hacen esa afirmación están basados en el carbono y en el agua, a mí me hace sospechar. Si estuvieran basados en alguna otra cosa, me merecerían más credibilidad.

Debo confesar que soy un chauvinista del carbono. Habiendo estudiado las alternativas, me parece que el carbono es mucho más adecuado para crear moléculas complejas, y mucho más abundante que cualquier otra cosa en que podamos pensar. (…) Sin embargo, no soy tan chauvinista del agua. Me puedo imaginar al amoníaco, o combinaciones de hidrocarburos que no son nada raras en el universo, desempeñando el papel del agua.

Luego tenemos a los chauvinistas del tipo espectral G, que dicen que sólo puede haber vida en torno a estrellas como la nuestra. Los chauvinistas planetarios dicen que la vida sólo puede ocurrir en planetas y no, por ejemplo, en estrellas o en el medio interestelar. Soy un chauvinista planetario: parece haber buenas razones para que la vida sólo pueda aparecer en planetas [o lunas].

El chauvinista extremo dice: «si mi abuela estaría incómoda en ese ambiente, entonces la vida es imposible ahí.» Uno se encuentra con eso a menudo. La conocida expresión «la vida tal y como la conocemos» se basa exactamente en esa idea. Pero hay muchos microorganismos exóticos en la Tierra a los que les va bien en soluciones calientes de ácido sulfúrico concentrado y otras muchas cosas. Si no has oído hablar de ellos, te crees que nadie podría vivir en semejante entorno. Pero hay bichos que lo adoran.

Creo que una de las grandes delicias de la exobiología es que nos obliga a enfrentarnos al provincialismo en nuestras suposiciones biológicas. Toda la vida en la Tierra es esencialmente la misma; químicamente, somos idénticos a las bacterias o las begonias. (…) Creo que es ahí donde estará la realidad en la búsqueda de inteligencias extraterrestres. No se va a ajustar a nuestras fantasías, y no se va a ajustar a nuestro chauvinismo.

–Timothy Ferris [1973], entrevista a Carl Sagan en la revista Rolling Stone.

(Recogida por Tom Head [2006], Conversaciones con Carl Sagan, pp. 10-12)

No, por el momento seguimos sin tener el más mínimo indicio de vida extraterrestre, pese a todos los creyentes en los OVNIs y contactados que en el mundo son. Hoy por hoy, la paradoja de Fermi (más o menos: «si la vida es común en el universo, ¿dónde está todo el mundo?») sigue tan en vigor como cuando se formuló.

Fotografía del exoplaneta Beta Pictoris b

La primera fotografía directa de un exoplaneta: Beta Pictoris b, a 63 años-luz de aquí, Obtenida por el Very Large Telescope (VLT) del European Southern Observatory en Chile. (Clic para ampliar)

Sin embargo, la hipótesis de la Tierra especial, de que la Tierra es un caso excepcional en el universo con una rarísima capacidad para albergar vida, se sostiene cada vez menos. Para empezar, estamos detectando exoplanetas sin parar. En estos momentos, se han confirmado 1.074 en 812 sistemas solares, de los cuales al menos 178 son sistemas múltiples como el nuestro, y hay varios miles de candidatos más. Incluso con nuestras precarias capacidades de detección actuales –los planetas y lunas no emiten luz propia, con lo que requieren instrumentos extremadamente sensibles para captarlos–, vamos estando en condiciones de extrapolar que hay al menos cien mil millones de planetas sólo en nuestra galaxia, un promedio de uno por cada estrella como mínimo. Es de suponer que muchos de estos planetas tendrán lunas, demasiado pequeñas para distinguirlas con nuestra tecnología actual. A poco que los sistemas solares se generen de manera parecida en el universo observable, y no tenemos ningún motivo para sospechar lo contrario, puedes ir multiplicando eso por los al menos cien mil millones de galaxias que hay (probablemente bastantes más.) Eso es un uno seguido de veintidós ceros, sólo para empezar.

Los sistemas solares no son raros en absoluto. Suponiendo que sólo las estrellas de tipo G (como el Sol) y unas pocas de las más parecidas entre las F y las K pudieran albergar vida (el chauvinismo del tipo espectral G que mencionaba Sagan), representarían al menos un 10% de todas ellas. Continuamos teniendo un uno seguido de veintiún ceros. Vamos a descontar también las que pudieran estar fuera de las zonas de habitabilidad galáctica, un concepto en parte controvertido que algunos nos tomamos con un grano de anís. Pero lo daremos por bueno, y además en una de sus variantes más severas: metámosle a la cifra un hachazo de otro 90% (en vez del 60% habitual o el 40% optimista) y seguimos teniendo un uno seguido de veinte ceros de estrellas como la nuestra instaladas en las zonas más habitables de sus respectivas galaxias. Y a cada una de ellas le corresponde un sistema solar como el nuestro, compuesto por planetas y lunas como las nuestras. Si esto de incluir a todas las galaxias te parece demasiado atrevido y sólo quieres contar la nuestra, mil millones.

Y si sólo uno de cada mil planetas son de tipo terrestre y se hallan en las zonas de habitabilidad estelar de sus respectivos soles (una estimación considerablemente estirada a la baja), nos siguen quedando un millón en esta galaxia y cien billones en el universo observable presente. Y aún no hemos empezado a contar satélites, que no se pueden descartar en absoluto, porque algunos de ellos pueden ser de notable tamaño, con atmósfera propia, aunque orbiten en torno a planetas de tipo no-terrestre. Como, por ejemplo, Titán de Saturno, que presenta una densa atmósfera de nitrógeno, agua en forma de hielo e hidrocarburos líquidos superficiales. Sólo en nuestro sistema solar, hay 19 lunas que han alcanzado el equilibrio hidrostático y por tanto se podrían considerar planetas o planetoides si orbitaran directamente alrededor del Sol. Muchos de estos exosistemas solares presentan también grandes gigantes gaseosos, que algunos consideran importantes para el surgimiento de la vida.

Gliese 667C c - impresión artística superficial

Impresión artística de una puesta del sol en la súper-Tierra Gliese 667 Cc. Las estrellas son el sistema ternario Gliese 667 A/B/C; el planeta orbita en torno a esta última. Imagen:
European Southern Observatory / L. Calçada (Clic para ampliar)

En estos momentos, los exoplanetas confirmados que creemos más similares a la Tierra son Gliese 667C c, a 12 años-luz de aquí, y Kepler-62e, a 1.200. Ambos se encuentran dentro de esa supuesta zona de habitabilidad galáctica de nuestra Vía Láctea y en la zona de habitabilidad estelar de sus respectivos soles, si bien al lado caliente, lo que podría hacer de ellos planetas «súper-tropicales» (!). Hay otros candidatos pendientes de confirmación muy interesantes. En general, la probabilidad de que haya otros mundos capaces de albergar vida se multiplica con cada una de estas detecciones. Y no paran de producirse, conforme nuestros instrumentos mejoran más y más.

Por el extremo contrario, descubrimientos como el de L’Atalante nos demuestran que la vida, incluso la vida pluricelular compleja, incluso los animales como nosotros, son posibles en condiciones cada vez más extremas sin ni siquiera salirse de la biología terrestre, ni del ADN ni de los eucariontes. Sin salirse de los que son como nosotros. Con otras bioquímicas, surgiendo y evolucionando a partir de condiciones distintas hacia dominios insospechados bajo presiones evolutivas radicalmente diferentes, las posibilidades son inmensas y están más allá de lo que puede soñar la más desbocada imaginación.

64 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (22)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (62 votos, media: 4,84 de 5)
Loading...
Be Sociable, Share!

Resultados encuesta: ¿Ha detenido el ser humano su evolución biológica?

Resultados encuesta junio 2011.

Anterior: ¿Conseguirá España algún premio Nobel científico antes de 2050?

Resultados encuesta La Pizarra de Yuri junio 2011: El ser humano, ¿ha detenido su evolución biológica?

Resultados encuesta La Pizarra de Yuri junio 2011: El ser humano, ¿ha detenido su evolución biológica?

Una vez cerrada la décima encuesta, realizada entre el 1 y el 30 de junio de 2011 (inclusives), los 902 votos emitidos han dado lugar a los siguientes resultados en detalle:

El ser humano, ¿ha detenido su evolución biológica?

  1. No; nuestra evolución biológica proseguirá adaptándose a nuestros condicionantes sociales: 358 (39,69%).
  2. En gran medida, sí; en las sociedades modernas, la presión evolutiva ha quedado reducida a un mínimo: 298 (33,04%).
  3. No; no está a nuestro alcance detenerla: 195 (21,62%).
  4. Tengo otra opinión distinta: 51 (5,65%).

Los porcentajes pueden no totalizar el 100% debido a los redondeos decimales.

Esta encuesta no es científica. Sólo refleja la opinión de aquellas personas que eligieron participar.
Los resultados no representan necesariamente la opinión del público, de los usuarios de Internet en general o de los lectores de La Pizarra de Yuri en su totalidad.

Encuesta de julio:

Si tuvieras una máquina del tiempo, ¿a dónde preferirías viajar?

21 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (21)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (18 votos, media: 4,56 de 5)
Loading...
Be Sociable, Share!

El Gran Morir

En comparación, lo de los dinosaurios no pasó de broma pesada.
Hace 251,4 millones de años, algo mató al 96% de las especies marinas, al 70% de los vertebrados terrestres
y a una inmensa cantidad de insectos y plantas. Fue el Gran Morir, y aún no tenemos claro por qué.

Impresión artística de la vida a orillas de un río pérmico.

Impresión artística, científicamente rigurosa, de la vida a orillas de un río del Pérmico medio. Casi todo esto y muchas cosas más desaparecieron con el Gran Morir. (Clic para ampliar)

Si los gorgonópsidos hubieran tenido noticieros como los nuestros, seguramente habrían puesto la noticia al final, justo antes de los deportes. O a lo mejor ni siquiera eso. Los volcanes son muy espectaculares y quedan guapos en la tele, pero esto comenzó más bien como una suave erupción de lava en la costa nororiental de Pangea. Ellos no tenían ninguna manera de saberlo, y sin embargo estaban ante el inicio de las temibles escaleras siberianas, el principio del acto final en el mayor proceso de extinción que se ha visto en el planeta Tierra jamás y que acabaría con ellos también. Los humanos, que no aparecimos por aquí hasta doscientos cincuenta millones de años después, la llamamos la extinción supermasiva del Pérmico-Triásico (P-Tr). Más brevemente, la Gran Mortandad.

O el Gran Morir. Porque eso fue exactamente lo que pasó: muerte a una escala planetaria, sobrecogedora, general. Si mañana hiciéramos estallar a mala baba todo lo que guardamos en nuestros arsenales más devastadores y sofisticados, no provocaríamos (en principio) nada ni parecido; nos vendría justito para extinguirnos a nosotros mismos, algo no muy meritorio, y relativamente poco más. Puede que el invierno nuclear subsiguiente llegara a producir una pequeña extinción. En cambio, el Gran Morir aniquiló al 96% de las especies marinas, al 70% de los vertebrados terrestres y a tantas plantas e insectos que aún andamos contándolos, entre otras cosas porque apenas quedó rastro de todos ellos. Y matar a tanto insecto sí que tiene mérito: son los seres pluricelulares más resistentes que hay.

Acabó con seres tan ubicuos y resistentes como los trilobites, que llevaban aquí 270 millones de años y ocupaban prácticamente todos los nichos ecológicos marinos. Al menos una tercera parte de los insectos desaparecieron, especialmente aquellos tan grandes típicos del periodo anterior. No hubo más escorpiones marinos, que dominaban el océano. Los blastozoos se fueron también. Los helechos con semilla se extinguieron y a las gimnospermas les costó una buena temporada reaparecer. No se generó carbón durante el periodo, a diferencia de lo ocurrido característicamente en el Carbonífero precedente, lo que invita a pensar que la práctica totalidad de las plantas turberas cayeron. Hasta el 60% de todas las especies vivas dejaron de existir. Puso un gigantesco punto y aparte a la historia de la vida en el planeta Tierra, al menos por encima del nivel de las bacterias y archaeas; tanto es así, que consideramos que el Paleozoico con toda su vida primitiva termina ahí. La recuperación fue muy lenta: más de treinta millones de años.

Verdaderamente, la extinción supermasiva del Pérmico-Triásico fue el Gran Morir. Y, como suele ocurrir con la muerte, también el principio del Gran Vivir que permitió el surgimiento de las formas de vida avanzadas. Eso nos incluye, claro, a ti y a mí: una extinción nos abrió el camino y otra nos lo cerrará, a menos que aprendamos a impedirlo alguna vez.

Mapamundi a finales del Pérmico.

Mapamundi terrestre a finales del Pérmico, cuando sucedió el Gran Morir. Las escaleras siberianas entraron en erupción en la costa oriental de la región de aguas poco profundas situada justo al norte. Fuente: Dr. Ron Blakey, profesor emérito de geología en la Universidad de Arizona del Norte. (Clic para ampliar)

Del Pérmico.

El Pérmico recibe su nombre por la ciudad de Perm, situada en Rusia a caballo entre Europa y Asia, alrededor de la que se encuentran una gran cantidad de fósiles de aquellos tiempos (sobre todo en los Montes Urales). Fue un periodo geológico con una duración de casi cincuenta millones de años (comenzó aproximadamente hace 299 millones de años y terminó hace unos 250, precisamente con esta extinción) en el que ocurrieron un montón de cosas interesantes, como la evolución claramente diferenciada de los saurópsidos –que darían lugar a los reptiles, incluyendo a los dinosaurios y luego a las aves– y los sinápsidos –donde se originaron los mamíferos, o sea, nosotros–.

En tiempos pérmicos, la deriva continental estaba empujando a todos los continentes contra sí mismos hasta constituir uno solo: un supercontinente gigantesco donde se concentrarían casi todas las tierras emergidas del planeta Tierra, al que llamamos Pangea. Este supercontinente estaba –lógicamente– rodeado por un superocéano aún mayor, que bautizamos como Panthalassa. Para cuando sucedió el Gran Morir, una región insular separatista a la que llamamos Cimmeria había comenzado a desprenderse, desarrollando el Océano Paleo-Tetis; mientras que, al norte, Siberia terminaba de formar la Pangea una y grande precipitándose hacia el sur.

El clima pérmico varió significativamente a lo largo de tanto millón de años, desde las glaciaciones del Carbonífero final, que había provocado el colapso de la pluviselva tropical, hasta la dislocación térmica masiva que coincidió con la gran extinción. Pero la presencia de un supercontinente tan grande como Pangea hizo que se mantuvieran algunas tendencias a lo largo de todo el periodo. Por ejemplo, el clima del interior de Pangea tendía a ser supercontinental, con veranos muy calurosos, inviernos gélidos y pocas precipitaciones, lo que daba lugar a un entorno muy seco. Esto estaba matizado por fortísimos monzones, con lluvias muy intensas pero muy estacionales, más importantes cerca de las costas. Con gran probabilidad, los vientos debían ser bastante más fuertes que en la actualidad, debido a las elevadas diferencias térmicas entre el interior de Pangea y las costas y mares de Panthalassa.

Estratos de arenisca del límite Pérmico-Triásico fotografiados en Runcorn Hill, Reino Unido.

Estratos de arenisca del límite Pérmico-Triásico fotografiados en Runcorn Hill, Reino Unido. (Nueva ventana o pestaña para ampliar)

La presencia de oxígeno atmosférico, que había llegado al 35% a finales del Carbonífero, descendió durante todo el Pérmico y cuando ocurrió el Gran Morir era del 16%, un poco menor que la actual (20%); seguiría descendiendo hasta bien entrado el Triásico, llegando a caer hasta el 12%. Se sospecha seriamente que esta variación del oxígeno atmosférico está estrechamente relacionada con los complejos fenómenos planetarios que condujeron a la catástrofe, y que bien podían haberse puesto en marcha mucho tiempo atrás.

Un paisaje típico de Pangea a finales del Pérmico podría estar constituido por un bosque de coníferas, helechos con semillas y gimnospermas donde revoloteasen grandes blatópteros, libélulas o caballitos del diablo, sin mariposas ni aves. Tampoco había flores aún. Por entre el follaje medrarían seres como los gorgonópsidos, los dicinodontes o los primeros arcosauriformes que antecedieron a los dinosaurios. Al fondo, algunos de los grandes pareiasaurios herbívoros. Seguramente a esas alturas ya no quedaban dimetrodontes, pero sí batracosaurios y temnospónlidos. Debido al bajo nivel de oxígeno, respirar nos resultaría tan difícil como en lo alto de una gran montaña de hoy en día o cosa parecida; por lo demás, no hay ninguna razón por la que no pudiéramos sobrevivir en el lugar. Seguramente las bacterias y virus de aquel tiempo no nos afectarían, dado que no habrían tenido ocasión de co-evolucionar con nosotros. En cambio, sería de lo más razonable evitar a cualquier cosa capaz de tirar bocados, que no eran pocas.

Así era nuestra Tierra vieja cuando lentamente comenzó la catástrofe ecológica más grande de todos los tiempos. Al parecer hubo varios pulsos de extinción consecutivos a lo largo de los veinte millones de años anteriores que habrían dejado a la vida en un estado convaleciente relativamente frágil. Pero el Gran Morir se concentró sobre todo en el último, de aproximadamente un millón de años de duración o puede que incluso menos. De hecho, muchos animales pudieron desaparecer en apenas 10.000 – 60.000 años, con la mortandad disparándose masivamente a partir de un determinado instante radiodatado hace 251.400.000 años, teniendo en cuenta un margen de error de treinta milenios arriba o abajo. A las plantas les costó un poco más, unos pocos cientos de miles de años. Y parece que hubo varios sub-pulsos, separados 730.000 y 1.220.000 años entre sí. Pero todo apunta a que se trató de un evento súbito, una gran catástrofe repentina en términos geológicos. Y no hay muchas cosas que le puedan hacer semejante mal, tan deprisa, a algo tan feraz, tan absurdamente resistente como la vida.


Mapamundi de la deriva continental terrestre a lo largo de 800 millones de años (650 conocidos del pasado y 150 proyectados hacia el futuro).

La escalera siberiana.

Las escaleras siberianas en la actualidad.

Las escaleras siberianas en la actualidad. Foto: Mikhail Maksimov (Clic para ampliar)

Las hipótesis sobre las causas del Gran Morir son muchas y variadas, pero para ser admisibles, deberían explicar algunos de los fenómenos observados durante este proceso. Y en el Gran Morir se produjeron varios fenómenos muy singulares, que ninguna de ellas explica hoy por hoy en su totalidad.

El primero de estos fenómenos observados en los estratos geológicos del periodo es una notabilísima alteración de las proporciones globales entre los isótopos carbono-12 y carbono-13 (fuente 1, fuente 2, fuente 3). En algún caso, el descenso de carbono-13 con respecto al carbono-12 llega al 42 ‰. ¿Y esto qué significa? Bueno, resulta que como ocurre con todos los átomos, se presentan en la naturaleza con una determinada proporción entre sus distintos isótopos. El carbono-12 constituye el 98,93% del carbono presente en el medio ambiente terrestre, mientras que el carbono-13 representa el 1,07%. Sin embargo, los seres vivos tienden a fijar una proporción menor del isótopo 13, y cada ser vivo lo hace además en unas cantidades determinadas; estas variaciones constituyen la llamada firma isotópica. Pero también, de manera muy característica, la presencia masiva de este carbono extremadamente bajo en isótopo 13 resulta típica en las grandes erupciones volcánicas y ciertos depósitos de gases subterráneos con origen orgánico.

Extraer una conclusión directa de esta variación de las proporciones entre el carbono-13 y el carbono-12 sería muy aventurado, pero hay algo que indica con claridad: el ciclo del carbono terrestre quedó brutalmente alterado durante la extinción supermasiva del Pérmico-Triásico. Estas alteraciones del carbono-13 se puede medir en los estratos geológicos correspondientes a todas las extinciones, pero en el caso del Gran Morir resulta espectacular: es del 2,5 – 10 ‰ a nivel global y en algunos puntos llega hasta el 42 ‰.

Entonces, inevitablemente, todo el mundo mira en la dirección de otro fenómeno monumental sucedido exactamente en ese mismo momento. Hace 251 millones de años comenzaba una de las mayores erupciones volcánicas de la historia terrestre, en las orillas del continente ancestral que ahora forma parte de lo que llamamos Siberia. Como apunté al principio, no se trató de una gran explosión, sino de la efusión rápida de grandes cantidades de lava caliente y poco viscosa a lo largo del siguiente millón de años. Por las formas características que forma la lava al solidificarse en estos casos, que recuerdan a una escalera, se denominan con la palabra sueca trapp (que significa eso mismo). Y por eso a esta enorme erupción se la conoce en todo el mundo como siberian trapps (en ruso original: Сибирские траппы), que a veces se ve (erróneamente) traducido al castellano como trampas siberianas pero en realidad quiere decir escaleras siberianas.

Extensión de las escaleras siberianas en un mapa actual.

Extensión de las escaleras siberianas en un mapa actual. (Nueva ventana o pestaña para ampliar)

Las escaleras siberianas son una de las dos erupciones más grandes ocurridas en aguas poco profundas o en la superficie terrestre de las que queda alguna pista (las hubo mayores, pero ocurrieron en el fondo oceánico, lo que matiza sus efectos). Se estima que proyectó entre uno y cuatro millones de kilómetros cúbicos de lava basáltica, cubriendo unos siete millones de kilómetros cuadrados de terreno, más una cantidad aún indeterminada pero extraordinariamente grande de gases de efecto invernadero entre los que se encontraba el CO2. Para hacernos una idea, la erupción explosiva conocida más potente de todas las épocas (Guarapuava – Tamarana – Sarusas, durante las escaleras de Paraná y Etendeka, hace unos 130 millones de años) proyectó al exterior unos 8.600 km3 de material. Es decir: entre cien y cuatrocientas cincuenta veces menos.

Digámoslo: es imposible pensar en una gran extinción, con un descenso acusado del carbono-13, y no pensar instantáneamente en una de las mayores erupciones de la historia de la Tierra que sucedía en ese mismo momento exacto. Sin embargo, tenemos un problema, y es que ni siquiera esa inmensa erupción basta para explicar una caída tan grande en el isótopo carbono-13, por varios órdenes de magnitud.

Casi con total seguridad, ambos fenómenos tienen que estar relacionados de algún modo. Sería una casualidad extraordinaria, absurda, si la mayor extinción de la historia de la Tierra coincide exactamente en el tiempo con una de las mayores erupciones volcánicas conocidas y ambos hechos no tuvieran vínculo alguno. Pero no es suficiente. Hace falta algo más, algo mucho mayor para explicar lo que ocurrió.

Avalancha de eventos a nivel de extinción.

Extinciones durante los últimos 542 millones de años.

Extinciones durante los últimos 542 millones de años, representadas como el porcentaje de géneros de un determinado periodo que no se encuentra en el registro geológico del siguiente. Puede observarse cómo el Gran Morir (P-Tr) destaca nítidamente sobre todas las demás.

Otra de las ideas que vienen inmediatamente a la cabeza, sobre todo desde que sabemos que a los dinosaurios se los cargó un meteorito, es que el Gran Morir fuera causado por otro de estos objetos que caen de los cielos. El problema es que no hay ningún indicio claro al respecto, y de manera muy específica no hay una capa de material de origen extraterrestre (como el iridio presente en el de los dinosaurios) en el estrato de la extinción supermasiva del Pérmico-Triásico. En ausencia de esta clase de evidencia, la hipótesis meteorítica para el Gran Morir no pasa de suposición o conjetura.

En estos momentos se postula un fenómeno en avalancha, que seguramente resultó activado por la erupción de las escaleras siberianas, pero que se amplificó enormemente debido a otros fenómenos. El primero de estos fenómenos, como ya hemos comentado, es que la vida terrestre estaba un tanto convaleciente de las miniextinciones precedentes y bajo presión por el constante descenso del oxígeno atmosférico a lo largo de todo el Pérmico. El segundo fue la formación del supercontienente Pangea, en el mismo periodo, que al concentrar las tierras emergidas en un solo lugar redujo la extensión y diversidad de las aguas poco profundas, que son las mejores para la vida. El tercero estaría relacionado con el punto exacto de erupción de las escaleras siberianas: en tierra, cerca de grandes depósitos de carbón y también de clatratos de hidratos de metano fijados al suelo.

Así, la lava basáltica producida en la gran erupción de las escaleras siberianas habría incendiado este carbón, emitiendo grandes cantidades de CO2 a la atmósfera. Pero no sólo eso: también habría liberado los hidratos de metano como un fusil de clatratos (ver también aquí). Este fenómeno –que, por cierto, podría estar repitiéndose ahora mismo– sí bastaría para explicar el enorme incremento de carbono pobre en isótopo 13 registrado durante el Gran Morir. También puede liberar, de una manera análoga, cantidades significativas del muy tóxico sulfuro de hidrógeno. Tanto el metano como el sulfuro de hidrógeno son potentes gases de efecto invernadero, con lo que la temperatura terrestre habría comenzado a ascender significativamente.

Listrosaurio

Animales como el Listrosaurio sobrevivieron al Gran Morir y sus descendientes evolutivos, también a la extinción de los dinosaurios. De ellos surgieron los mamíferos modernos, como tú y yo, por ejemplo.

La liberación del metano presente en los clatratos, además, puede tener otro efecto devastador para la vida cuando se produce en aguas relativamente poco profundas. Al burbujear a través del agua, le roba el oxígeno, produciendo anoxia oceánica que el incremento de la temperatura ocasionado por el calentamiento global empeora aún más (y que también ha sido medida en los estratos del Gran Morir). Así, lo que tendríamos en marcha es una especie de máquina natural de eventos a nivel de extinción que se retroalimenta a sí misma sin parar. Pudieron producirse otros sucesos paralelos más.

Estos modelo de causas múltiples y orígenes distintos pero encadenadas en torno a un elemento común, que se suelen llamar modelos del asesinato en el Orient Express, son los que probablemente expliquen mejor un fenómeno tan complejo y tan enorme como el Gran Morir. Ningún agente reconocible en ese momento y lugar pudo causar semejante mortandad por sí solo y tan rápidamente; en cambio, una sucesión de causas-efectos concatenados sí habría sido capaz. De esa forma, un fenómeno insuficiente pero poderoso –como la erupción de las escaleras siberianas– disparándose en el contexto adecuado habría puesto en marcha una máquina de la extinción a escala planetaria que sólo se detuvo cuando alcanzó un nuevo punto de estabilidad, un millón y pico de años después.

Aunque ya tenemos datos muy sólidos, el mecanismo exacto que es capaz de matar a tanta vida aún se nos escapa. Sin embargo, el registro fósil no deja lugar a dudas: a lo largo de la historia de la vida, algo –o, más probablemente, varios algos distintos– fue capaz de provocar grandes catástrofes ecológicas que se realimentaron a sí mismas hasta exterminar a órdenes de la vida enteros. Desde mi punto de vista, las enseñanzas son (al menos) dos. Una, que no comprendiendo bien cómo sucedieron pero sabiendo que un suceso relativamente menor y lento puede activar un mecanismo aniquilador mucho más grande y veloz, resulta arriesgadísimo apostar a que algo –algo que hagamos, por ejemplo– será incapaz de poner en marcha un proceso así. Y la otra, que de la muerte siempre surge la vida, una y otra vez, y seguirá haciéndolo mientras este planeta siga orbitando en torno a un Sol mínimamente estable; algo más profundo de lo que a primera vista pueda parecer.

216 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (14)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (176 votos, media: 4,82 de 5)
Loading...
Be Sociable, Share!

Vida arsénica

Habrá quien sufra una decepción. Pero si se confirma, es un descubrimiento muy, muy notable.

Convocatoria de prensa de la NASA sobre un descubrimiento en astrobiología.

Convocatoria a la conferencia de prensa de la NASA para "comentar un hallazgo en astrobiología que tendrá impacto en la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre". A pesar del ruido generado, eso no son "pruebas de vida extraterrestre". (NASA) (Clic para ampliar)

Como es bien sabido, hace unos días la NASA anunció una conferencia de prensa en su sitio web y en notas dirigidas a los medios de comunicación, donde se decía lo siguiente:

La NASA ofrecerá una conferencia de prensa a las 2 p.m. EST el jueves, 2 de diciembre, para comentar un hallazgo en astrobiología que tendrá impacto en la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre. La astrobiología es el estudio del origen, evolución, distribución y futuro de la vida en el universo.

Sobre esta base, como suele resultar inevitable, pronto surgieron las primeras especulaciones sobre el hallazgo de vida extraterrestre; e inmediatamente a continuación, toda clase de suposiciones amplificadas por Internet, incluyendo los delirios habituales en estos casos.

A pesar de tanto ruido, la redacción de la nota de prensa –bastante común entre las que proporciona la NASA a menudo– parece cuidadosamente formulada para rechazar estas especulaciones: «un hallazgo en astrobiología que tendrá impacto en la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre» no son «pruebas de vida extraterrestre». El embargo sobre su contenido terminó por alimentar aún más el bombo del asunto; no obstante, este embargo venía impuesto por Science –que es quien publica el paper– y constituye una práctica habitual para proteger la exclusiva.

No voy a decir que la NASA ignore la clase de efecto que un texto así tiene en la sociedad, e incluso que lo utilice para atraer atención, pero, honestamente… ¿de qué otra forma lo podrían decir? ¿Utilizando lenguaje abstruso que sólo entiendan los iniciados? Yo creo que esa sería una solución peor. Uno dice lo que tiene que decir, y lo que digan los demás ya es asunto de ellos. Nadie puede actuar pensando constantemente en quién sacará una conclusión inoportuna o exagerada de lo que hace; por ese camino, nunca se haría nada.

Arsénico.

Arsénico.

Del fósforo, del arsénico, de la vida y de la muerte.

Dicho esto, vamos al asunto, que tiene miga. Aunque a muchos pueda resultarles decepcionante (al menos en comparación con las expectativas generadas por gente que NO es de la NASA ni del equipo investigador), el descubrimiento de vida arsénica tiene un alcance extraordinario en «la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre» y también en nuestra comprensión de la vida terrestre. ¿Por qué?

En primer lugar, porque el arsénico es un conocido veneno. Dicho en términos sencillos, un antagonista de la vida, y además uno de los más poderosos (no mezclar con el concepto bioquímico de antagonista). Se supone –se suponía hasta hace un rato– que allá donde hay mucho arsénico y no hay nada de fósforo, no puede haber vida. ¿A qué se debe esto? Fundamentalmente, a que el arsénico tiene un comportamiento bioquímico muy parecido al fósforo; tanto como para confundir a los seres vivos. En palabras de la doctora Felisa Wolfe-Simon, una de las participantes en la conferencia de prensa de la NASA:

Toda la vida que se conoce requiere fósforo (P), en forma de fosfatos inorgánicos (PO43– o Pi) y moléculas orgánicas que confienen fosfatos. El Pi sirve como columna vertebral de los ácidos nucleicos que constituyen el material genético y como el mayor almacén de energía química para el metabolismo, en los enlaces de polifosfatos.

El arsénico (As) se encuentra inmediatamente por debajo del fósforo en la tabla periódica, y por ello ambos elementos comparten muchas propiedades químicas, aunque la diferencia es lo bastante grande como para que el arsénico no pueda reemplazar directamente al fósforo en la bioquímica moderna. El arsénico es tóxico porque resulta lo bastante parecido al fósforo como para que los organismos intenten esta sustitución.

–Wolfe-Simon, Felisa; Davies, Paul C.; Anbar, Ariel D. (2009), «Did nature also choose arsenic?»,
en International Journal of Astrobiology, Volumen 8, Número 2, págs. 69-74.

Efectos del arsénico en el agua potable.

Incluso en cantidades bajas, la presencia de arsénico en los alimentos o el agua constituye un grave problema de salud pública. En la foto, un paciente bangladesí muestra los efectos de la intoxicación por esta sustancia en el agua de boca durante la reciente "crisis del arsénico" ( http://bicn.com/acic/ ). El desarrollo de agentes biorremediadores es de gran interés para combatir estos desastres.

En otras palabras: el cuerpo de los seres vivos absorbe arsénico creyendo que es fósforo, lo incorpora y entonces se encuentra con que el arsénico no le sirve para seguir desempeñando sus funciones biológicas. Como resultado, la actividad biológica queda interrumpida o alterada, la homeostasis se desarticula rápidamente y el ser vivo muere.

Suele decirse que la vida terrestre está basada en el agua, o en el carbono. O en el ADN-ARN. Pero, de la misma manera, podríamos afirmar que la vida terrestre está basada en el fósforo. Este no-metal con quince protones en su núcleo (y normalmente dieciséis neutrones, lo que suele resultar en el isótopo estable 31P) se presenta en varios alótropos de propiedades muy diferentes: fósforo blanco, fósforo rojo, fósforo violeta, fósforo negro, difósforo y nanopolímeros. Por su gran reactividad y su capacidad de interactuar agradable o desagradablemente con las cosas vivas, el fósforo blanco es muy conocido en la industria armamentística.

El fósforo forma parte esencial de la estructura del ADN y el ARN. Los fosfolípidos constituyen la sustancia fundamental de las membranas celulares activas. Por tanto, estamos ante uno de los materiales estructurales de la vida. Pero no sólo eso. Prácticamente todos los procesos celulares que consumen energía lo hacen a través de una molécula llamada adenosín-trifosfato (ATP), el vehículo de la energía vital. La fosforilación es, con mucha probabilidad, el mecanismo de regulación enzimática y metabólica más importante de todos. Sin fósforo, nunca habríamos llegado a ser. Sin fósforo, tú y yo no existiríamos. Y cuando el fósforo se ve reemplazado por el arsénico o cualquier otra cosa parecida, morimos sin remisión.

O, al menos, eso pensábamos hasta ayer.

Vida extraña.

Postulamos la hipótesis de que sistemas bioquímicos antiguos, análogos pero distintos a los conocidos hoy en día, podrían haber utilizado arseniatos en un papel biológico equivalente al de los fosfatos. Los organismos que utilizaran estos caminos bioquímicos de «vida extraña» podrían haber sustentado una «biosfera en la sombra» durante los tiempos del origen y la evolución temprana de la vida en la Tierra o en otros planetas. Estos organismos podrían incluso mantenerse en la Tierra hoy en día, no detectados, en nichos inusuales.

–Wolfe-Simon, Felisa; Davies, Paul C.; Anbar, Ariel D. (2009), «Did nature also choose arsenic?»,
en International Journal of Astrobiology, Volumen 8, Número 2, págs. 69-74.

Pteris vittata, un hiperacumulador de arsénico.

Pteris vittata, un hiperacumulador de arsénico.

Se conocían ya algunos organismos capaces de absorber arsénico e incluso incorporarlo parcialmente a sus funciones biológicas. Por ejemplo, el helecho Pteris vittata es un hiperacumulador del arsénico presente en algunos suelos (incluyendo suelos contaminados), lo que permite su uso en fitorremediación. Algunas bacterias y archaeas, como la Sulfurospirillum arsenophilum o varias crenarqueotas, pueden obtener energía de compuestos arsénicos mediante unas enzimas conocidas como arseniato-reductasas (Arr), reduciendo los arseniatos a arsenitos en lo que viene a constituir un mecanismo respiratorio.

Hace un par de años se descubrieron otras bacterias capaces de realizar algo muy parecido a la fotosíntesis en ausencia de oxígeno, utlizando arsenitos como donantes electrónicos y generando arseniatos en el proceso (exactamente igual que, en la fotosíntesis «normal», el agua actúa como donante de electrones para producir oxígeno); entre estas, parece encontrarse la cepa PHS-1 relacionada con la gamma-protebacteria Ectothiorhodospira shaposhnikovii. Por su parte, el moho Scopulariopsis brevicaulis puede metabolizar cantidades significativas de arsénico inorgánico mediante metilación y algunos peces, crustáceos del tipo del marisco, algas y hongos procesan el arsénico ambiental de forma parecida para dar lugar a la arsenobetaína (que constituye una parte significativa del arsénico presente en la sangre humana, sobre todo después de zamparse una cierta cantidad de estos seres).

Lo que nunca se había manifestado es lo que aparece en el escrito para Science que se ha dado a conocer con esta conferencia de prensa:

La vida está fundamentalmente compuesta por los elementos carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. Aunque estos seis elementos forman los ácidos nucleicos, las proteíanas y los lípidos, y por tanto constituyen el grueso de la materia viva, es teóricamente posible que otros elementos de la tabla periódica puedan desempeñar las mismas funciones. Describimos una bacteria, la cepa GFAJ-1 de las Halomonodaceae, que sustituye el fósforo por arsénico para mantener su crecimiento. Nuestros datos muestran pruebas de arseniatos en macromoléculas que habitualmente contienen fosfatos, y muy notablemente en los ácidos nucleicos y las proteínas. El intercambio de uno de los bio-elementos principales podría tener un significado evolutivo y geoquímico profundo. […]

Notificamos el descubrimiento de un microbio inusual, la cepa GFAJ-1, que excepcionalmente puede variar la composición elemental de sus biomoléculas básicas sustituyendo fósforo por arsénico. La manera en que el arsénico se incorpora a la estructura de estas biomoléculas no está clara, y los mecanismos mediante los que operan las mismas son desconocidos.

–Wolfe-Simon et al. (2010), «A bacterium that can grow by using arsenic instead of phosporus»,
en Science Express, 2 de diciembre de 2010.

El Lago Mono es un lago alcalino (pH =10) de muy alta salinidad situado en el extremo oriental del estado norteamericano de California, en la Sierra Nevada estadounidense. Aunque el lago en sí no debe alcanzar el millón de años de antigüedad, y seguramente se formó durante la erupción volcánica de Long Valley, la estructura geológica bajo la capa de cenizas apunta a fechas muy anteriores; podría tratarse de uno de los lagos más antiguos de los Estados Unidos. Aunque el nombre Mono también se nos antoja español –y sería exquisitamente adecuado–, en realidad procede de los anteriores habitantes de esas tierras.

Lago Mono, California.

El lago Mono, en la Sierra Nevada de California (EEUU), presenta una elevada concentración de sales de arsénico. Este ha sido el lugar del descubrimiento.

Forma parte de una cuenca endorreica, es decir, sin salida al mar. Esto significa que todos los materiales arrastrados por la lluvia y demás quedan concentrados en el lago, mientras el agua se va evaporando lentamente. Esto forma lagos con gran densidad de sales, que en el caso del Mono tienen un importante componente de arsénico. A pesar de ello, se trata de un espacio de alto valor ecológico, clave para la migración de numerosas aves. No obstante, como vivir, en él sólo viven algunas especies muy especialitas como el crustáceo de aguas salobres Artemia monica, las «moscas alcalinas» Ephydra hians y una serie de algas y bacterias de rasgos extremófilos adaptadas a semejante ambiente.

Lo que han hecho la Dra. Wolfe-Simon y su equipo ha sido tomar una bacteria de características extremófilas que ya había demostrado su resistencia al arsénico en este Lago Mono y cultivarla artificialmente en distintas etapas, con una cantidad cada vez menor de fósforo y mayor de arsénico en los nutrientes. El propósito de estas acciones era provocar tanta sustitución de fósforo por arsénico como fuera posible en el microorganismo. Cuando finalmente lo introdujeron en un medio sin ningún fósforo añadido, sino sólo con un arseniato (AsO43–) y glucosa, ocurrió lo siguiente:

GFAJ-1 creció a un promedio μmax de 0,53 días–1 bajo +As/–P, multiplicando el número de células más de veinte veces después de seis días. Crecía más deprisa y más extensamente al añadirle [fosfato] […] Pero de todos modos, cuando no se añadió [ni arsénico ni fósforo], no se observó ningún crecimiento. Incluímos tanto la densidad óptica como el recuento de células para demostrar sin ambiguedad alguna el crecimiento utilizando dos métodos independientes.

Dicho en cristiano: GFAJ-1 seguía reproduciéndose en el arsénico, sin fósforo alguno (aunque al añadir fósforo lo hacía más rápido y mejor). Según la doctora Wolfe-Simon y sus colaboradores, esto significaría que esta bacteria es capaz de utilizar el arsénico como sustitutivo del fósforo para una diversidad de sus estructuras y procesos biológicos:

Aproximadamente el 96% del fósforo está presumiblemente distribuido entre las fracciones «lípidas» y «proteínicas». Si el AsO43– reemplaza el papel biológico del PO43–, entonces el [arsénico] debería estar actuando en muchos papeles bioquímicos análogos, incluyendo el ADN, la fosforilación de las proteínas […] y los fosfolípidos.

La cepa bacteriana GFAJ-1 (NASA TV).

La cepa bacteriana GFAJ-1, cultivada en arsénico (NASA TV).

O sea: que por primera vez tendríamos un microorganismo funcionando con un elemento distinto de los seis constituyentes básicos de la vida conocidos hasta ahora; elemento que, en otras condiciones, resulta un poderoso enemigo de la vida. Es decir: no se trataría de un extremófilo corriente que tolera la presencia del arsénico o incluso lo incorpora en algún proceso biológico, sino de un organismo capaz de abandonar el fósforo para pasar a constituirse con arsénico. Llevamos décadas especulando con posibles formas de vida extraterrestre no sustentadas en los bioelementos de la vida terrestre; esta sería la primera prueba de que tal cosa resulta verdaderamente posible. Nos hallaríamos al principio de una nueva bioquímica, de un nuevo ámbito de la vida.

La cosa tiene sus críticos (aparentemente minoritarios), que afirman que el experimento no ha demostrado fehacientemente (aún) la sustitución integral o mayoritaria del fósforo por arsénico en la GFAJ-1. Sin embargo, los autores del experimento han dado varios pasos significativos para demostrar este reemplazo; y aunque ciertamente no son definitivos por completo, sí apuntan con claridad a un descenso muy notable del fósforo y un incremento igualmente importante del arsénico en las biomoléculas del microorganismo. A falta de los siguientes estudios –que, visto el revuelo y la relevancia, seguramente no tardarán mucho– no resulta imprudente afirmar que se ha hallado una vida distinta de como la conocíamos.

Las implicaciones.

Si estos resultados se confirman, la importancia y el alcance del experimento anunciado ayer es colosal. Como ya he mencionado, nos hallaríamos ante una nueva bioquímica, algo muy distinto de lo conocido hasta ahora. Mil preguntas se agolpan: ¿cómo es un ADN que incorpora arsénico en vez de fósforo? ¿Cómo funciona la transferencia de energía, considerada hasta ahora competencia exclusiva del ATP? ¿Qué sustituye a la fosforilación, y de qué manera? ¿Qué otras sustituciones resultan posibles, y en qué combinaciones? Hay curro para generaciones enteras de biólogos y bioquímicos. :-D Y, por cierto, habrá que empezar a plantearse las posibles tecnologías derivadas, en medicina, en farmacología y en una multitud de campos. ;-)

Fumarola hidrotermal

Una fumarola hidrotermal submarina. Desde hace tiempo se postula que la vida pudo surgir en torno a ellas; este descubrimiento podría reforzar esta hipótesis.

Por otra parte, tal y como prometió la NASA, el impacto sobre la astrobiología es muy profundo. Si esto es lo que parece ser, estaríamos ante la demostración palmaria de que son posibles otras formas de vida no sustentadas en los bioelementos tradicionales, ampliando enormemente las posibilidades en otros mundos; hasta ahora sólo teníamos especulaciones, pero ahora comenzamos a disponer de hechos probados (siempre dependiendo de las correspondientes verificaciones). Si es posible una vida que utiliza arsénico en vez de fósforo… pues compi, entonces casi todo es posible. Silicio en vez de carbono. Metano en vez de agua. Vete tú a saber. (Insisto: sí, ya sé que sobre todo esto se ha especulado mucho. Pero una cosa es la especulación y otra muy distinta las pruebas.)

También se abren otras posibilidades fascinantes en el ámbito de la abiogénesis, es decir, la manera como surgió la vida; otro campo estrechamente relacionado con la astrobiología. Si son posibles otras formas de vida no sustentadas en los bioelementos tradicionales, ¿se dieron? ¿Pudo haber un segundo génesis (o un tercero, o un cuarto…) de cosas hasta ayer inimaginables, aunque sólo sobreviviera la vida terrestre que conocemos ahora? ¿Realmente sólo sobrevivió la vida que conocemos, o queda algo de esos «otros génesis» en algún rincón de la realidad? Incluso podríamos estar ante una expresión moderna de la forma de vida original, quizás surgida en las fumarolas hidrotermales submarinas ricas en arsénico y otras sustancias antiguamente consideradas «no prebióticas«.

A falta aún de verificar y explorar todo esto, la enseñanza profunda de lo sucedido ayer es que la ciencia ha hecho una vez más lo que mejor sabe hacer: desafiarse, corregirse, ampliarse a sí misma bajo el poder del estudio y la razón. No tenemos ninguna otra vía de adquisición del conocimiento capaz de hacer semejante cosa, constantemente. Por eso la ciencia es tan poderosa y nos ha dado tantas cosas en tan poco tiempo. Mañana, aunque no genere tanto impacto mediático, volverá a ocurrir. Y pasado. Y el día después de pasado. Y así sucesivamente, en un camino siempre ascendente, siempre mejor que difícilmente se acabará. La ciencia no contiene la verdad absoluta, pero sí nos proporciona lo más próximo a la verdad que la especie humana puede alcanzar en cada instante de su historia, ayer, hoy y por siempre jamás.

94 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (35)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (116 votos, media: 4,96 de 5)
Loading...
Be Sociable, Share!

¿…y sólo sobrevivirán las cucarachas y las ratas…?

Los extremófilos no sólo constituyen una asombrosa demostración de la tenacidad de la vida terrestre,
sino que también abren posibilidades extraordinarias en el campo de la vida extraterrestre.

Esta Eosphaera de Gunflint (Minnesota-Ontario, Norteamérica) tiene unos 2.000 millones de años y es el fósil indisputado más antiguo que se conoce.

Esta Eosphaera de Gunflint (Minnesota-Ontario, Norteamérica) tiene unos 2.000 millones de años y es uno de los fósiles indisputados más antiguos que se conocen en la actualidad. Se trataría de un alga primitiva emparentada con las modernas Volvocaceae. Los estromatolitos contienen indicios notables de actividad biológica mucho más antiguos, remontándose al menos a unos 3.000 millones de años y quizás hasta 4.250. (H. Hoffmann, Universidad McGill)

La vida en la Tierra surgió hace unos 3.500 millones de años, ha sobrevivido a cataclismos extraordinarios y no se rendirá con facilidad. Las formas de vida sí desaparecen a menudo, en el proceso que llamamos extinción, pero la vida como tal ha demostrado ser asombrosamente tenaz. Hay una línea continua desde su aparición hasta el presente, sin interrupción alguna, derrotando a todos los algos que intentaron acabar con ella para regresar con más fuerza aún. Tiene cierto mérito eso de haber vencido a todo, medrando y evolucionando para sobrevivir ocupar todos los espacios disponibles a continuación, durante una puñetera cuarta parte de la edad del universo.

Existe incluso una hipótesis, todavía sin demostrar, que dice que la vida es aún más antigua –unos 4.250 millones de años, la tercera parte de la edad del universo– y sobrevivió incluso al último Bombardeo Intenso Tardío en el fondo de los mares y quizás en el mismísimo espacio exterior. Sea cierto esto último o no, no cabe ninguna duda de que la vida es muy antigua y sobre todo muy persistente. Con frecuencia se ha dicho que, si fuéramos tan imbéciles de aniquilarnos a nosotros mismos en una guerra nuclear, sólo sobrevivirían las cucarachas y las ratas. Sin embargo, esto dista mucho de ser una afirmación rigurosa. Las cucarachas y las ratas, aunque más resistentes a la radiación que los humanos, no lo son tanto.

Pero hay seres en nuestro mismo planeta capaces de resistir niveles espectaculares de radiación y otras condiciones extremas. Esto es muy interesante, porque rompe radicalmente algunas imposibilidades relativas al surgimiento y desarrollo de la vida, incluso de la vida basada en el agua y el carbono, tanto terrestre como extraterrestre. Y, por ello, resulta de gran importancia en astrobiología. Veámoslo.

Radiación y vida.

Esto de la radiación es importante, porque junto a la presencia de materia y a la temperatura constituye una de los grandes aguafiestas a la hora de pensar en vida extraterrestre. Una radiación elevada de cualquier clase mata todo lo que pilla, por el sencillo procedimiento de alterar o cargarse los átomos o moléculas necesarios para sustentar cualquier forma sensatamente imaginable de vida (por ejemplo, una radiación excesiva pasa la materia a estado plasmático, en el cual la vida resulta difícilmente posible). De manera muy particular, interfiere en los procesos reproductivos, dislocando los mecanismos biológicos de replicación. Las radiaciones ionizantes (empezando por el alto-ultravioleta y continuando por la radiación gamma y X) se usan habitualmente como una técnica de esterilización contra los microorganismos.

Por otra parte, un nivel demasiado bajo de radiación parece también incompatible con la vida y su evolución. Sin radiación, no hay transferencia significativa de energía a grandes distancias (por ejemplo: la luz y calor de un sol a un planeta) y un nivel saludable de radiaciones ionizantes facilita la mutación, y por tanto la evolución. La pregunta, por tanto, se centra en delimitar los límites de la radiación para que la vida siga siendo razonablemente posible.

Zona de habitabilidad.

La zona habitable de los sistemas solares se define como la región en torno a la estrella donde el agua puede permanecer en estado líquido. (Nueva ventana o pestaña para ampliar)

En general, un nivel de radiación tan bajo que mantenga congelados todos los solventes habituales –como el agua– dificultará enormemente el surgimiento y desarrollo de la vida porque ralentiza y en la práctica impide la interacción a gran escala entre los átomos y moléculas que la constituyen. En condiciones de presión más o menos normales, esto son 0ºC para el agua, 77ºC bajo cero para el amoníaco, 84ºC bajo cero para el fluoruro de hidrógeno y 183ºC bajo cero para el metano. Estos son los solventes más referenciados como posible medio para la vida, y los alternativos no se van mucho tampoco. Un lugar sin suficiente radiación para mantener una temperatura mínima en este rango está, muy probablemente, muerto.

Por el extremo contrario, estos solventes pasan a estado gaseoso y pierden su función biológica en una banda de temperaturas igualmente limitada: 100ºC para el agua, 20ºC para el fluoruro de hidrógeno, el amoníaco se evapora a 33ºC bajo cero y el metano lo hace a 161ºC bajo cero. A niveles mucho mayores, nos vamos al estado plasmático. Esto nos deja un rango francamente estrecho de temperatura operacional para la vida: 104ºC para el fluoruro de hidrógeno, 100 ºC para el agua, 44 ºC para el amoníaco y apenas 22ºC en el caso del metano. Todo nivel de radiación que produzca una temperatura fuera de estos rangos, por exceso o por defecto, tiene muy pocos números para ser compatible con la vida.

La radiación es un fenómeno eminentemente electromagnético (aunque también puede ser corpuscular, como la neutrónica, por ejemplo). Distinguimos entre radiaciones ionizantes y radiaciones no-ionizantes por la manera como interactúan con la materia y específicamente con sus electrones. Como su nombre indica, la radiación ionizante es la que puede ionizar átomos; dicho en plan sencillo, la que lleva energía suficiente para arrancarles los electrones. Esto, lógicamente, provoca una grave alteración del comportamiento químico (y por tanto bioquímico) de la materia. Las radiaciones ionizantes constituyen buena parte de lo que conocemos como radioactividad (junto a algunas no-ionizantes, como las corpusculares).

El centro de la Vía Láctea en el infrarrojo, Telescopio Espacial Spitzer

Los núcleos galácticos son potentes emisores de radiación, lo que puede esterilizar el espacio circundante hasta decenas de miles de años-luz de distancia. En la imagen, el centro de nuestra Vía Láctea en el infrarrojo. (Telescopio Espacial Spitzer, NASA)

La radioactividad se considera peligrosa porque es capaz de alterar significativamente la estructura y comportamiento de las cosas vivas a niveles relativamente bajos de energía total. Provoca con facilidad quemaduras, mutaciones y otros daños que pueden matar con facilidad a un ser vivo. Por ello, un nivel excesivamente elevado de estas radiaciones ionizantes se considera incompatible con la vida, aunque la suma total de irradiación recibida se encuentre en el rango del agua o cualquier otro solvente. Debido a esta razón, las zonas próximas al centro de las galaxias se creen esencialmente muertas (próximas vienen a ser unos 25.000 años-luz en el caso de nuestra Vía Láctea): en los núcleos galácticos se ha detectado una cantidad enorme de radiaciones tanto ionizantes como no-ionizantes.

¿Cuánta radiación ionizante es demasiada radiación? En la vida terrestre, depende de cada organismo en particular. El efecto de la radioactividad sobre los seres humanos está muy estudiado por motivos bien conocidos, con lo que tenemos una idea bastante clara de nuestros límites en este respecto. En general, una dosis inferior a 0,1 millonésimas de gray por hora se considera segura indefinidamente para las radiaciones ionizantes electromagnéticas, y cinco millonésimas por hora durante un año resulta probablemente aceptable. La radiación natural de fondo en España viene a estar entre 0,1 y 0,2 millonésimas de gray por hora (aplicando la conversión 1 sievert = 1 gray utilizada usualmente para la radiación gamma y X; deben aplicarse factores correctores, por ejemplo, en la alfa y de neutrones).

Aunque cifras relativamente bajas pueden ocasionar cáncer y otras enfermedades, los efectos perniciosos de las radiaciones ionizantes en el ser humano comienzan a evidenciarse claramente con exposiciones mucho mayores, aproximadamente a partir de un gray. Hasta el 5% de una población humana expuesta a uno o dos grays morirá durante las siguientes seis u ocho semanas. Una cifra de cinco grays puede matar a la mitad de la población expuesta en un mes más o menos, y diez grays nos aproximan al 100% de mortalidad en dos o cuatro semanas. Hay muy pocas personas que hayan sobrevivido a más de diez grays de radiación ionizante; entre estas, se encuentran algunos liquidadores de Chernóbyl, que en todos los casos resultaron expuestos de manera fraccionaria (en dosis menores separadas en el tiempo). En Hiroshima, algunas personas situadas a 21 kilómetros de la explosión recibieron doce grays; todas murieron. Por ello, consideraremos esta cifra de diez grays en una sola exposición como el límite de resistencia para los seres humanos. Las dosis superiores a treinta grays se consideran totalmente letales en cualquiera de sus formas, con las víctimas pereciendo en menos de dos días.

Rata

Las ratas son mamíferos euarcontoglires como nosotros, los primates, y por tanto acusan la radiación y otras agresiones ambientales de manera muy parecida. Se necesitan 7,5 grays de radiación ionizante para matar a la mitad de una población de ratas, apenas un 50% más de los cinco necesarios para hacer lo mismo con una humana.

Ratas, cucarachas, escarabajos de la harina y ositos de agua.

Las ratas no resisten la radiación ionizante mucho mejor que nosotros. Ambos somos mamíferos euarcontoglires, con un montón de similitudes biológicas. Allá donde la radiación esté matando a la gente como chinches, el resto de mamíferos morirán pronto también, y entre ellos las ratas. Para matar a la mitad de una población de pollos hacen falta seis grays, 7,5 para las ratas, 9 para los ratones y la mitad de una población de peces necesita veinte grays. En general, mamíferos, aves, anfibios y peces estamos mal adaptados a la radioactividad. Los crustáceos, que son artrópodos como los insectos, aguantan mejor: cargarse a la mitad de una población requiere doscientos grays, cuarenta veces más de lo que hace falta para liquidar a la mitad de una población humana.

Las cucarachas son asunto distinto. Pero no por cucarachas, sino por insectos; de hecho, hay insectos muchísimo más resistentes a la radiación ionizante que estas molestas compañeras de la humanidad sedentarizada. Estos bichejos con superávit de patas son tipos realmente duros. Veámoslo.

Diversos estudios habían establecido la resistencia a las radiaciones ionizantes de la cucaracha americana en un máximo de 675 grays; y entre 900 y 1.050 para la «cucaracha rubia» o alemana (sin embargo, sólo hacen falta 64 para matar al 93% de una población inmadura). Estas son, sin duda, cifras impresionantes: hasta ciento cinco veces la radiación máxima que podemos soportar los humanos. Las cucarachas parecen, pues, buenas candidatas para sobrevivir elegantemente a nuestra estupidez: con casi total seguridad, no tenemos armamento capaz de asegurar esos niveles de radiación en todas las tierras emergidas del planeta Tierra donde estos animalitos pueden medrar.

Para su temporada de 2008, la popular serie de televisión estadounidense Cazadores de mitos se propuso comprobar si esto era verdad. Y, ya metidos en materia, comparar a las cucas con otros insectos: la mosca de la fruta y el escarabajo de la harina (de quien ya les habían chivado algo…). Así pues, prepararon una serie de poblaciones de estas tres especies y se dirigieron al Laboratorio Nacional Pacific Northwest para enseñarles una fuente de cobalto-60 capaz de producir 550 grays por hora de radiación beta y gamma; como hemos visto, eso enferma de muerte a un ser humano en diez minutos.

Escarabajo del gusano de la harina (Tenebrio molitor)

El escarabajo del gusano de la harina (Tenebrio molitor) es uno de los insectos más resistentes a la radiación, mucho más que las cucarachas. En la prueba mencionada en el texto, sobrevivieron el doble que ellas a 100 grays y fueron los únicos en resistir 1.000 grays (cien veces más de lo necesario para matar a un ser humano).

Primero les arrearon diez grays, el límite máximo de supervivencia para las personas. Dos días después, habían muerto treinta de cada cien moscas de la fruta, una de cada diez cucarachas (alemanas) y dos de cada cien escarabajos de la harina; en el grupo de control no había perecido ningún individuo de las tres especies. A los quince días habían fallecido todas las moscas de la fruta, tanto en el grupo expuesto como en el de control (las moscas de la fruta sólo viven de dos a tres semanas). Pero de las cucarachas, sólo murieron el 30% (frente al 10% de control) y entre los escarabajos, apenas el 10% (contra el 6% de control). En un mes, la mitad de las cucas estaban difuntas (el 30% en el grupo de control), pero sólo el 26% de los escarabajos (10% en el grupo de control).

Así que decidieron preparar más grupos y meterles más caña: cien grays. Esa fue más o menos la radiación gamma en el aire durante los primeros momentos del ataque contra Hiroshima. En los primeros dos días, habían caído cuatro de cada diez moscas de la fruta, dos de cada diez cucarachas y… seis de cada cien escarabajos. Las mosquitas de la fruta se murieron pronto como es de natural en ellas, pero a los quince días quedaban la mitad de las cucas y el 87% de los escarabajos (90% y 94% de supervivientes, respectivamente, en los grupos de control). Y al mes seguían tan campantes el 30% de las cucas y el 60% de los escarabajitos (70% y 90% en los grupos de control).

Vaya, sí que son duras y duros. En el último intento, les sacudieron con mil grays. No se ha visto muchas veces semejante radiación en nuestro planeta, y todas ellas fue por causa humana. Para hacernos una idea, eso son cuatro veces más que el máximo alcanzado por hora en el entorno del reactor Chernóbyl-4 durante el accidente o en la primera hora después del bombardeo de Nagasaki; y más o menos lo que cabría esperar a unos cien metros de una cabeza termonuclear de un megatón estallando ante nuestros ojos. Ciento nueve minutos enteros de cobalto-60 a saco matraco, oiga.

Con mil grays, todas las cucarachas estaban muertas en dos días. Pero sólo el 60% de las moscas de la fruta. Y apenas el 10% de los escarabajos de la harina. A las dos semanas, no quedaba ninguna cucaracha ni mosca de la fruta (que, recordemos, se mueren de muerte natural en este plazo), pero aún vivían la mitad de los escarabajos (frente al 94% del grupo de control). Y al mes, sobrevivían todavía el 10% (90% en el grupo de control). Dicho de otra manera, uno de cada diez escarabajos de la harina podrían haberse paseado durante cuatro horas en torno al reactor reventado de Chernóbyl y sobrevivir durante al menos un mes. Desafortunadamente, el estudio de Cazadores de mitos no incluye información sobre lo que ocurrió después, ni especifica si fueron capaces de reproducirse y en su caso qué pasó con la descendencia.

Tardigrado u osito de agua, un poliextremófilo extremadamente resistente.

El ¿simpático? osito de agua es un poliextremófilo capaz de sobrevivir a 6.000 atmósferas de presión, en el espacio exterior y a más de 5.000 grays de radiación, quinientas veces más de lo necesario para aniquilar a los humanos. Se trata del animal más resistente conocido.

El escarabajo de la harina es uno de los insectos más resistentes a la radiación, pero tiene competencia. Por ejemplo, de una avispita llamada Habrobracon: necesitas 1.800 grays para asegurarte de que las matas a todas (Wharton y Wharton, 1959). Eso son 180 veces más de lo preciso para matar a todos los humanos de una población expuesta. Existen otros animalitos que no son insectos capaces de sobrevivir a estas dosis monumentales de radiación ionizante. Los Bdelloidea, unos bichitos invertebrados acuáticos de la familia de los rotíferos, pueden resistir 1.120 grays manteniendo una décima parte de su capacidad reproductiva (y produciendo descendencia sana).

Sin embargo, estos no son los animales más resistentes. El animal más resistente a la radiación que se conoce es un pequeño protóstomo, el tardígrado u osito de agua. Este animalín de apenas un milímetro es un durísimo poliextremófilo capaz de sobrevivir a un grado por encima del cero absoluto durante unos minutos, diez días deshidratado por completo, o lo que le de la real gana a seis mil atmósferas de presión (¡seis mil atmósferas de presión, como seis veces en el fondo de la fosa de las Marianas, o sea como en la recámara del cañón de un tanque T-80 durante el disparo!). De hecho, es que puede sobrevivir en el espacio exterior, a presión casi cero y temperaturas bajísimas, expuesto directamente a l0s rayos cósmicos y la radiación solar ultravioleta: después de su viaje de doce días en la nave rusa FOTON-M3, el 12% consiguieron seguir reproduciéndose con normalidad.

Este humilde y probablemente simpático osito de agua se ha encontrado en el Himalaya, a 4.000 metros de profundidad, en el Polo Norte, en el Ecuador… y puede aguantar la friolera de 5.000 grays de radiación gamma y hasta 6.400 de iones pesados, aunque pierde la capacidad de reproducirse. Cuando la mantiene, a veces se reproduce por partenogénesis pero más a menudo por vía sexuada, en ambos casos mediante huevos. De entre los que somos pluricelulares, no se conoce a ningún hijo de madre más duro que él. Pero en materia de supervivencia nadie, nadie puede competir con las bacterias.

Deinococcus radiodurans, thermococcus gammatolerans.

Los hongos y las bacterias son francamente duros de pelar. Muy, muy duros de pelar. Para cargarte a la mitad de una población típica de cualquier bacteria de andar por casa, necesitas esos mismos mil grays que sólo algunos animales logran soportar. La popular Candida, un hongo que se pega mucho si no usas condón, pide 24.000 grays para morirse de una buena vez: 2.400 veces más de lo necesario para aniquilar a la gente humana. Pero los más tenaces de entre todos los vivientes se encuentran en el reino casi infinito de las bacterias y sobre todo de las archaeas.

Deinococcus radiodurans

Deinococcus radiodurans mantiene el 37% de su viabilidad a 15.000 Grays, mil quinientas veces más de lo que mata a un ser humano.

Deinococcus radiodurans, también conocida como Conan the Bacterium, para por ser la más dura entre las duras de todos los vivientes que medramos en esta Tierra vieja; y como tal aparece en el Libro Guiness de los Récords. Pertenece al phylum Deinococcus, no parece ocasionar ninguna enfermedad y suele agruparse de cuatro en cuatro. Es como una esfera rosada de tamaño respetable para una bacteria (1,5 a 3,5 micras) y se cultiva con facilidad. Su presencia produce mal olor, como a repollo podrido. Tiñe en gram-positivo aunque presenta algunas características de las gram-negativas, no forma endosporas y carece de movimiento propio. Es un quimioorganoheterótrofo aeróbico, o sea que necesita oxígeno para producir su energía a partir de compuestos orgánicos presentes en el entorno; en ese sentido, se nos parece mucho. Por ello, se halla en lugares ricos en estos compuestos orgánicos, como la tierra, las heces, la carne o el alcantarillado, aunque también se ha encontrado en el polvo, la comida deshidratada, los instrumentos quirúrgicos y los tejidos. Sería un microorganismo como cualquier otro si no fuese por su resistencia a las agresiones del medio.

Y esa resistencia es extraordinaria: estamos ante un poliextremófilo radical. Pero donde destaca es, sobre todo, en su capacidad para soportar las radiaciones ionizantes. Deinococcus radiotolerans resiste 5.000 grays sin inmutarse, mantiene el 37% de su capacidad de crecer y reproducirse a 15.000 (es decir, 1.500 veces lo necesario para matar a toda una población humana) y algunas logran sobrevivir por encima de 30.000 (fuente 1, fuente 2). Estas son cifras fabulosas de radiación, cien veces superiores a lo que se llega a ver en un gran accidente o explosión nuclear. También resulta muy resistente a las variaciones de temperatura, a la deshidratación y a la presencia de contaminantes químicos tóxicos. Por ello, se están usando –con algunos retoques de ingeniería genética– para procesar los residuos resultantes de la fabricación (y desmantelamiento) de las armas nucleares y otros residuos radiológicos.

No es la única. Algunas especies de rubrobacter y chroococcidiopsis –una de las cianobacterias más primitivas que se conocen– rivalizan con Deinococcus radiodurans en tenacidad ante la radiación; la segunda se ha propuesto para la terraformación de Marte. Sin embargo, la más resistente de todas es una archaea llamada Thermococcus gammatolerans, un heterótrofo estrictamente anaeróbico con movilidad propia. Adquiere la forma de una esfera flagelada de una micra de diámetro y, como ocurre con todas las arqueas, no causa enfermedades ni se constituye en parásito.

Thermococcus gammatolerans

Thermococcus gammatolerans recupera su viabilidad y puede seguir reproduciéndose y medrando después de ser sometida a 30.000 grays (cepa EJ3), tres mil veces más de lo que podemos soportar nosotros.

Ya las archaeas tienden a ser duritas: se descubrieron como extremófilos, en lugares como lagos de sal o las aguas termales volcánicas, aunque ahora sabemos que están por todas partes. Pero Thermococcus gammatolerans es una cosa excepcional. Se siente cómoda en los respiraderos hidrotermales submarinos, a temperaturas de entre 55 y 95 ºC, o sea apenas cinco grados por debajo del punto de ebullición del agua; aunque se lo pasa pipa en torno a 88 ºC. Prefiere una acidez pH 6, con presencia de azufre, y medra a 2.000 metros de profundidad frente a la costa de Guyana. Es decir, a 200 atmósferas de presión. Esas son unas condiciones parecidas a las que hay en la caldera de una locomotora a vapor (algo menos de temperatura y bastante más presión).

Pero su resistencia a las radiaciones resulta difícil de asimilar. El límite de esta archaea, que se descubrió no hace mucho, aún no está bien estudiado. Pero se sabe esto: Thermococcus radiotolerans no se inmuta ante 3.000 grays y recupera su capacidad reproductiva (cepa EJ3) después de haber sido tratada con 30.000 grays. O sea, tres mil veces lo necesario para matarnos a ti o a mí con toda seguridad. Treinta kilograys es como… ¡cómo te lo diría yo! :-D Si no fuera por los efectos explosivos, sería como estar sentado a horcajadas sobre una bomba de hidrógeno cuando explota, en plan Teléfono Rojo: volamos hacia Moscú. Como pasarse cinco días enteros residiendo junto al reactor reventado de Chernóbyl. Qué quieres que te cuente.

¿Cómo puede ser esto? ¿Cómo pueden aguantar estos organismos semejantes niveles de radiación?

La mayor parte de ellos, porque no gastan médula ósea ni un tracto intestinal como el nuestro, que son especialmente frágiles ante la acción de las radiaciones ionizantes. Pero, para adentrarse en el ámbito de la resistencia ante miles de grays, hace falta algo más. Este algo más es la capacidad de regenerar rápidamente su ADN.

El ADN acusa mucho los efectos de la radiación: la luz ultravioleta (no-ionizante en frecuencia inferior, ionizante en superior) afecta seriamente a la citosina y la timina formando dímeros de pirimidina, mientras que las radiaciones ionizantes ocasionan fusión entrecruzada entre el ADN y las proteínas, desplazamiento tautomérico y radiólisis del agua circundante. Esto último crea agua oxigenada y radicales libres, más mutágenos aún que la misma radiación (la presencia de agua oxigenada en el citoplasma –o el núcleo, cuando lo hay– ocasiona hasta 2.600 veces más lesiones en el ADN que la radioactividad a pelo). Cuando la radiación es muy elevada, estas lesiones ocurren en avalancha y el ADN (o el ARN) resultan destruidos por completo, resultando en numerosos fragmentos severamente alterados.

Seres como el osito de agua, Deinococcus radiodurans, Thermococcus gammatolerans o los demás resistentes a la radiación mencionados en este post  parecen tener un ADN más resistente a estos efectos, y sobre todo una capacidad excepcional para regenerar rápidamente el dañado. El mecanismo exacto aún no se comprende bien, aunque por ejemplo Deinococcus radiodurans presenta un genoma organizado en anillos toroidales estrechamente empaquetados, lo que ayudaría a los pedazos de ADN a mantener su posición original, favoreciendo así su recomposición. Thermococcus gammatolerans tiene el ADN organizado en forma circular, pero parece gozar de una multitud de mecanismos regeneradores a nivel metabólico y enzimático.

Una pregunta intrigante es por qué estos seres han desarrollado semejante resistencia a la radiación, si en la naturaleza terrestre no hay tales niveles de radioactividad y por tanto no hay presión evolutiva en ese sentido. Aún no se sabe, pero una de las hipótesis más fuertes es que se trata de un efecto secundario de su resistencia a otras agresiones ambientales: si puedes reconstruir tu ADN después de una pasadita por el agua oxigenada, por ejemplo, en principio no deberías tener problemas para hacerlo después de un repaso radiológico de similar violencia. Por ello, todos estos organismos son poliextremófilos.

Resistencia a la radiación de diversos microorganismos seleccionados, incluyendo Thermococcus gammatolerans y Deinococcus radiodurans.

Resistencia a la radiación de diversos microorganismos seleccionados entre 0 y 10.000 grays, incluyendo Thermococcus gammatolerans y Deinococcus radiodurans. En Jolivet, E et al. 2003, "Thermococcus gammatolerans sp. nov., a hyperthermophilic archaeon from a deep-sea hydrothermal vent that resists ionizing radiation", Int J Syst Evol Microbiol 53 (2003), 847-851. De los supervivientes a estas dosis de radiación surge la cepa Thermococcus gammatolerans EJ3, que soporta 30.000 grays regenerando su viabilidad. (Clic para ampliar)

Extremófilos: en los límites de la vida terrestre.

El estudio de los extremófilos, es decir los seres vivientes que pueden seguir siéndolo bajo condiciones extremas, resulta de lo más interesante en una diversidad de campos que van desde la astrofísica hasta la medicina: incluso una mejora menor en la capacidad del ADN humano para resistir este tipo de agresiones –digamos, un pequeño retoque con ingeniería genética en base a estos conocimientos– se traduciría inmediatamente en una mayor resistencia a la radiación, a los contaminantes ambientales, al cáncer y a las enfermedades hereditarias.

Extremos de altitud: Buitre de Rüppel (estratosfera) y estrella de mar (fosas hadalpelágicas).

Sin considearse estrictamente extremófilos, algunos animales son conocidos por hacer acto de presencia en lugares extremos. El 29 de noviembre de 1973, un buitre de Rüppel (arriba) fue ingerido por el reactor de un avión a 11.000 m de altitud, ya en plena estratosfera (temperatura típica a 11.000 m: –51 ºC; presión: 0,25 atmósferas). La estrella de mar (abajo) ha sido observada en lo más profundo de las fosas hadalpelágicas, donde la presión es de 1.100 atmósferas y la temperatura, de 2 a 4 ºC.

Los extremófilos tienen la capacidad de sobrevivir, reproducirse y medrar en condiciones que matarían a la inmensa mayoría de las cosas vivas, pasándoselo de lo más bien. Según el conocimiento actual, los límites absolutos para la vida terrestre parecen ser estos:

  • Temperatura.
    • Límite superior (termófilos): al menos 122 ºC (la archaea Methanopyrus kandleri, cepa 116) o 121 ºC (Archaea 121). El osito de agua puede resistir temporalmente hasta 151 ºC.
    • Límite inferior (psicrófilos, manteniendo la actividad metabólica): El agua puede permanecer líquida muy por debajo de 0 ºC si está mezclada con sales u otras sustancias; se cree que, mientras haya un solvente líquido, no hay un límite de temperatura inferior para la vida (Price, B., y Sowers, T. 2004. Temperature dependence of metabolism rates for microbial growth, maintenance, and survival. Proceedings of the National Academy of Sciences, EEUU. 101:4631-4636.). Se ha observado actividad fotosintética en líquenes criptoendolíticos a –20ºC (Friedmann, E.I., y Sun, H.J. 2005. Communities adjust their temperature optima by shifting producer-to-consumer ratio, en Lichens as models: 1. Hypothesis. Microb. Ecol. 49:523-527). Hay indicios de transferencia electrónica y actividad enzimática a –80 ºC (Junge, K, Eicken, H., Swanson, B.D., y Deming, J.W. 2006. Bacterial incorporation of leucine into protein down to –20°C with evidence for potential activity in subeutectic saline ice formations. Cryobiology 52(3):417-429.). Se ha registrado actividad enzimática en una mezcla de agua, metanol y glicol a –100 ºC (Bragger, J.M., Dunn, R.V., y Daniel, R.M. 2000. Enzyme activity down to -100°C. Biochim. Biophys. Acta 1480:278-282.).
    • Preservación: Existen numerosos seres capaces de preservarse en temperaturas extremadamente bajas. Además de los mencionados ositos, que parecen capaces de aguantar unos minutos a apenas un grado por encima del cero absoluto (en torno a –273 ºC), numerosas especies adoptan mecanismos de conservación indefinida en el frío intenso.
  • Presión.
    • Límite superior (piezófilos): El popular microorganismo E. coli soporta presiones de al menos 16.000 atmósferas manteniendo activo su metabolismo. El experimento se realizó en una prensa para fabricar diamante artificial (Sharma et al. 2002, Diamond anvil cells used to demonstrate bacterial metabolism up to 1.6 Gpa, Science 295:1514-1516). Entre los pluricelulares eucariotas, el osito de mar aguanta al menos 6.000 atmósferas (Seki, Kunihiro y Toyoshima, Masato, 1998. Preserving tardigrades under pressure. Nature 395: 853–854). Los seres hadales viven rutinariamente a presiones en torno a 1.100 atmósferas (de hecho, necesitan estas presiones para sobrevivir).
    • Límite inferior (manteniendo la actividad metabólica): Relacionado con la conservación de la humedad (ver más abajo).
    • Preservación: No parece haber un límite inferior de preservación. Incontables organismos se deshidratan y conservan en condiciones de presión próximas al vacío absoluto.
  • Humedad (de agua).
    • Límite superior: Sin límite superior: la vida acuática es omnipresente en el planeta Tierra.
    • Límite inferior (xerófilos): Normalmente las bacterias detienen su crecimiento con una actividad acuosa inferior a 0,91 y los hongos, a 0,7. Sin embargo, microorganismos como Psychrobacter arcticus se pueden cultivar en entornos de actividad acuosa mucho más baja, en torno a 0,3. Eso es mucho más seco que el más seco de los desiertos terrestres. Numerosos mohos y levaduras son xerófilos.
    • Preservación: Gran cantidad de organismos se preservan en condiciones de deshidratación. El osito de agua puede sobrevivir una década sin contacto con la misma.
  • Acidez /alcalinidad.
    • Acidez (acidófilos): Muchos seres vivos sobreviven en pH inferior a 2. La archaea Ferroplasma acidiphilum puede vivir en ácido sulfúrico con pH próximo a cero. Por tanto, no hay límite de acidez para la vida terrestre.
    • Alcalinidad (alcalífilos): De la misma manera, muchos otros seres medran en pH entre 9 y 11. Bacillus alcalophilus TA2.A1 tiene un pH interno de 9 y medra en pH 11,5 (Olsson, K et al. 2003, Bioenergetic Properties of the Thermoalkaliphilic Bacillus sp. Strain TA2.A1, J Bacteriol. Enero 2003; 185(2): 461–465.). Esa es más o menos la alcalinidad del agua jabonosa.
  • Radiación.
    • Límite superior: Como ya hemos visto, la archaea Thermococcus gammatolerans (cepa EJ3) soporta 3.000 grays sin enterarse y 30.000 grays recuperando su viabilidad. Entre los pluricelulares, el osito de agua resiste 5.000 grays, aunque pierde su viabilidad. (Fuentes citadas)
    • Límite inferior: Sin límite inferior.
  • Otros.
    • Salinidad (halófilos): Numeros microorganismos sobreviven y se reproducen sin problemas en entornos de alta salinidad. Algunas archaeas requieren 1,5M NaCl para mantener su integridad y reproducirse.
    • Resistencia a los azúcares (osmófilos). El hongo Saccharomyces rouxii requiere una actividad acuosa relativa a los azúcares de 0,61 y Monascus bisphorus crece en 0,62.
Venus terraformado.

Impresión artística de un hipotético Venus terraformado. El uso de extremófilos se ha propuesto insistentemente para la modificación biótica de mundos muertos.

Como ya hemos apuntado, algunas de estas resistencias están relacionadas entre sí. Es por ello que existen numerosos organismos poliextremófilos, es decir, resistentes a varias de estas condiciones simultáneamente. Por ejemplo, tenemos termoacidófilos, que se desempeñan bien a temperaturas de 70-80 ºC y pH 2 a 3. Muchos xerófilos son también halófilos (u osmófilos) y psicrófilos. Ya hemos visto la cantidad de barrabasadas distintas que se le pueden hacer a nuestro osito de agua o a Deinococcus radiodurans antes de que se mueran. Otros poliextremófilos extremos, valga la redundancia, son el gusano de Pompeya, el Paralvinella sulfincola, la Pyrococcus furiosus, las bacterias del fango de las cavernas y muchos más.

Todos estos seres demuestran la feraz tenacidad de la vida y desafían nuestra comprensión tradicional sobre sus límites, incluso ciñéndonos a la terrestre basada en el carbono, el ADN/ARN y el agua. Desconocemos hoy por hoy cuáles son los límites para el surgimiento de la vida, pero obviamente es capaz de sobrevivir en condiciones asombrosas. Si un ser tan complejo como el osito de agua es capaz de sobrevivir diez días en el espacio exterior y seguir reproduciéndose, eso significa que las posibilidades son enormes. Los poliextremófilos sugieren planteamientos realistas de vida extraterrestre, de terraformación y de aumento de nuestra propia resistencia a todas estas agresiones por vías artificiales. Nos enseñan lo que es posible como mínimo, y lo que es posible como mínimo parece llegar mucho más lejos de lo que osábamos soñar.

144 Comentarios Trackbacks / Pingbacks (50)
¡Qué malo!Pschá.No está mal.Es bueno.¡¡¡Magnífico!!! (90 votos, media: 4,89 de 5)
Loading...
Be Sociable, Share!