La genética de lo extremo
Molly negro | Pmalkowski

El río parece muerto en este tramo. La salida de aguas calientes y ácidas impide que crezca prácticamente nada, aparte de una especie de moco marrón y algunas plantas en las orillas. El nivel de sulfuro de hidrógeno es muy alto, lo que provoca la acidez del agua. Solo bacterias y unas pocas algas sobreviven a semejantes condiciones. O eso podría parecer si no fuese por los pequeños mollies que se agitan en el agua. Sí, a estos pequeños peces les gusta vivir en el agua ácida y agresiva provocada por la terma. ¿Pero cómo puede ser que no mueran en el intento? Los mollies atlánticos no son los únicos animales extremófilos, amantes de ambientes extremos, que existen. Ni mucho menos. Y las adaptaciones necesarias para ello son la clave de su vida.

Vida extrema

En el fondo de una charca hirviente saturada de sulfuros y otras sustancias tóxicas parece el lugar menos indicado para vivir. Tampoco lo es una fosa a cientos atmósferas y sin luz. O un riachuelo con tanta sal que se cristaliza en sus bordes. Sin embargo, los extremófilos han ido evolucionando hasta preferir vivir en estos lugares en vez de otros. La gran mayoría de extremófilos son pequeñas bacterias muy antiguas, llamadas arqueas. También hay procariotas y eucariotas (las más complejas). Pero en definitiva, son organismos relativamente sencillos. Porque para poder resistir las condiciones extremas, necesitas mecanismos extremos.

extremófilos

Los extremófilos son organismos armados con sistemas especiales para aprovechar la toxicidad o la temperatura en su beneficio. Cuanto más complejo es un sistema, como un tejido o un órgano, el sistema se vuelve más y más complejo. Esta es la principal razón de que casi todos los extremófilos sean minúsculos. ¿Eso quiere decir que no hay animales extremófilos? Ni mucho menos. Como ya hemos dicho antes, existen animales extremófilos de todo tipo. Y para poder funcionar necesitan mecanismos aún más complejos que las bacterias extremas.

Proteínas para todas las situaciones

La razón por la cual los ambientes extremos no son buenos para la vida es porque las sustancias tóxicas, la temperatura u otras condiciones impiden a las proteínas y enzimas trabajar adecuadamente. Esto provoca que la vida no pueda ejercer sus funciones. Para combatir con esto, los microorganismos extremófilos se hicieron hace tiempo con un arma especial: las extremoenzimas. Estas se encargan de catalizar (controlar, para que lo entendamos) las reacciones propias de la vida bajo condiciones extremas: ambientes ácidos, muy fríos o muy calientes, con venenos muy peligrosos... Son moléculas especializadas a lo largo de milenios para actuar bajo condiciones imposibles. Tanto es así que los extremófilos, en la mayoría de los casos, necesitan de dichas condiciones extremas para sobrevivir. Estas extremoenzimas están codificadas en el material genético de las bacterias extremófilas y existe un rango enorme característico de la especie y su ambiente.

Un organismo, cuanto más sencillo, es más fácil de mantener en un ambiente extremoLos animales, sin embargo, son mucho más complejos. No les vale solo con disponer de extremoenzimas. Necesitamos mecanismos más sofisticados que nos permitan lidiar con nuestros complejos cuerpos y sus necesidades. Así, el caracol de pie escamoso (Crysomallon squamiferum), por ejemplo, necesita de una cobertura especial, con partículas de hierro y un metabolismo preciso para sobrevivir a casi 400ºC y altas concentraciones de sulfuro. En Alaska, el escarabajo de la corteza roja (Cucujus clavipes) contiene un cóctel de proteínas en su "sangre" que impide que se congele. Los tardígrados, conocidos como "ositos de agua", resisten al vacío del espacio, a la congelación e incluso a la radiactividad gracias a su capacidad de reparar el ADN de una forma increíble. Pero todos estos son animales relativamente sencillos (aunque mucho más complejos que las bacterias). ¿Qué ocurre entonces con los Mollies?

La genética de los extremófilos

volviendo a los peces conocidos como mollies (Poecilia sp.), como decíamos, estos peces son extremófilos capaces de vivir en aguas ácidas. Los peces son animales complejos, con necesidades muy específicas: por ejemplo, el agua pasa por sus delicadas agallas para dejar el oxígeno con el que respiran. Además, su nivel de desechos internos se regula de una forma muy delicada según el líquido que toman y expulsan. ¿Cómo pueden vivir en aguas tóxicas para el resto de especies? Un grupo de investigadores se ha dispuesto a desentrañar este misterio. Para ello, han estudiado la forma de expresarse que tienen los genes de estos animales. Es decir, qué proteínas se producen, cómo, cuándo y cuánto de las mismas. Lo que han encontrado es un pequeño mapa de las sustancias que se expresan cuando hay sulfuro de hidrógeno en el agua que "beben" los mollies.

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Según la presencia de esta sustancia, una cascada de señales, como si fueran piezas de dominó, comienza a desencadenarse, regulando la detoxificación y limpieza de la sustancia. En concreto, casi 35.000 genes se activan o se incrementan en su expresión para actuar ante la aparición del sulfuro de hidrógeno. Los genes, no se desactivan cuando deja de presentarse la sustancia, pero a bajas concentraciones, las moléculas se encargan de hacer otras tareas. Sin embargo, al aumentar el tóxico, el sistema se regula, aumentando la expresión para combatir el efecto perjudicial.

El estudio sirve para entender mejor la presión evolutiva y los mecanismos de los extremófilosEste es un ejemplo concreto de cómo la presencia de una sustancia activa un sistema complejo de un animal que permite resistir un ambiente extremo. Ahora, los investigadores están tratando de recoger toda la información posible ya no solo por satisfacer su curiosidad, sino por buscar, a la larga, una aplicación en biomedicina, por ejemplo. Este es solo uno de los primeros animales extremófilos que hemos estudiado con tanta profundidad y todavía queda mucho por aprender. Quién sabe qué más podrán enseñarnos y cómo usaremos ese conocimiento en el futuro.

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