Extremófilos

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Definición de extremófilo

Los extremófilos son organismos que han evolucionado para sobrevivir en ambientes que alguna vez se pensó que eran completamente inhabitables. Estos ambientes son inhóspitos y alcanzan condiciones extremas de calor, acidez, presión y frío que serían fatales para la mayoría de las otras formas de vida. Debido a que los extremófilos viven en los extremos extremos del espectro, pueden indicar el rango de condiciones bajo las cuales es posible la vida.

Sin embargo, una cosa importante a tener en cuenta es que los extremófilos son «extremos» solo desde una perspectiva antropocéntrica. Por ejemplo, si bien el oxígeno es indispensable para nosotros y para gran parte de la vida en la Tierra, muchos organismos prosperan en entornos sin oxígeno en absoluto.

Los extremófilos se pueden dividir en dos amplias categorías: organismos extremófilos y organismos extremotolerantes. Como sugiere el sufijo «filico», traducido como «amoroso», los organismos extremófilos requieren una o más condiciones extremas para prosperar, mientras que los organismos extremotolerantes crecen de manera óptima en condiciones más «normales» pero aún pueden sobrevivir a una o más condiciones fisicoquímicas extremas. valores.

La mayoría de los extremófilos son organismos microscópicos que pertenecen a un dominio de la vida conocido como arqueas. Sin embargo, decir que los extremófilos están restringidos a este dominio sería incorrecto. Algunos extremófilos pertenecen al dominio de las bacterias, ¡y algunos incluso son eucariotas multicelulares !

Importancia en la investigación

Las enzimas secretadas por extremófilos, denominadas «extremózimas», que les permiten funcionar en entornos tan prohibitivos, son de gran interés para los investigadores médicos y biotecnológicos. Quizás sean la clave para crear medicamentos de base genética o crear tecnologías que puedan funcionar en condiciones extremas.

Los astrobiólogos también se han interesado por los extremófilos por su notable resistencia en ambientes helados. Los extremófilos, o «psicrófilos», que están activos en tales entornos plantean la posibilidad de vida en otros planetas, ya que la mayoría de los cuerpos del sistema solar están congelados. Además, las propiedades bioquímicas de estos psicrófilos, como la capacidad de utilizar arsénico en lugar de fósforo para crear energía, fomenta la posibilidad de vida extraterrestre. Y, dado que los extremófilos pueden indicar la variedad de condiciones en las que es posible la vida, también pueden proporcionar pistas sobre cómo y dónde buscar vida en otros cuerpos solares.

Tipos de extremófilos

Por supuesto, diferentes condiciones ambientales requieren diferentes adaptaciones por parte de los organismos que viven esas condiciones. Los extremófilos se clasifican según las condiciones en las que crecen. Sin embargo, por lo general, los entornos son una mezcla de diferentes condiciones fisicoquímicas, lo que requiere que los extremófilos se adapten a múltiples parámetros fisicoquímicos. Los extremófilos que se encuentran en tales condiciones se denominan «poliextremófilos».

Acidófilo

Los acidófilos se adaptan a condiciones con valores de pH ácido que van de 1 a 5. Este grupo incluye algunos eucariotas, bacterias y arqueas que se encuentran en lugares como piscinas sulfúricas, áreas contaminadas por drenaje ácido de minas e incluso en nuestros propios estómagos.

Los acidófilos regulan sus niveles de pH a través de una variedad de mecanismos especializados, algunos de los cuales son pasivos (no ejercen energía) y otros son activos (ejercen energía). Los mecanismos pasivos suelen implicar el refuerzo de la membrana celular frente al entorno externo, y pueden implicar la secreción de una biopelícula para dificultar la difusión de moléculas en la célula, o cambiar su membrana celular por completo para incorporar sustancias protectoras y ácidos grasos. Algunos acidófilos pueden secretar moléculas amortiguadoras para ayudar a elevar sus niveles internos de pH. Los mecanismos activos de regulación del pH implican una bomba de iones de hidrógeno que expulsa los iones de hidrógeno de la célula a un ritmo constantemente elevado.

Alakaliphiles

Los alcalófilos se adaptan a condiciones con valores de pH básicos de 9 o más. Mantienen la homeostasis mediante mecanismos tanto pasivos como activos. Los mecanismos pasivos incluyen la acumulación de poliaminas citoplásmicas dentro de la célula. Las poliaminas son ricas en grupos amino cargados positivamente que amortiguan el citoplasma en ambientes alcalinos. Otro mecanismo pasivo es la baja permeabilidad de la membrana, lo que dificulta el movimiento de los protones dentro y fuera de la célula. El método activo de regulación implica un canal de iones de sodio que transporta protones al interior de la célula.

Termófilo

Los termófilos prosperan en temperaturas extremadamente altas entre 113 y 251 grados Fahrenheit. Se pueden encontrar en lugares como respiraderos hidrotermales, sedimentos volcánicos y fuentes termales. Su supervivencia en tales lugares puede acreditarse a sus extremozimas. Los aminoácidos de este tipo de enzimas no pierden su forma ni se pliegan mal con el calor extremo, lo que permite un funcionamiento adecuado continuo.

Psicrófilo

Los psicrófilos (también conocidos como criófilos) prosperan en temperaturas extremadamente bajas de 5 grados Fahrenheit o menos. Este grupo pertenece a los tres dominios de la vida (bacterias, arqueas y eukarya) y se pueden encontrar en lugares como suelos fríos, permafrost, hielo polar, agua fría del océano y paquetes de nieve alpina.

Una forma en que sobreviven en el frío extremo se puede atribuir a sus extremózimas, que continúan funcionando a bajas temperaturas y un poco más lentamente a temperaturas aún más bajas. Los psicrófilos también pueden producir proteínas que son funcionales en temperaturas frías y contienen grandes cantidades de ácidos grasos insaturados en sus membranas plasmáticas que ayudan a proteger a las células del frío. Sin embargo, lo más notable es que algunos psicrófilos pueden reemplazar el agua en sus cuerpos con el azúcar trehalosa, evitando la formación de cristales de hielo dañinos.

Xerófilo

Los xerófilos crecen en condiciones extremadamente secas que pueden ser muy calientes o muy frías. Se han encontrado en lugares como el desierto de Atacama, la Gran Cuenca y la Antártida. Al igual que sus amigos psicrófilos, algunos xerófilos tienen la capacidad de reemplazar el agua con trehalosa, que también puede proteger las membranas y otras estructuras de períodos con poca disponibilidad de agua.

Barófilo (piezófilo)

Los barófilos son organismos que crecen mejor bajo altas presiones de 400 atm o más. Pueden sobrevivir regulando la fluidez de los fosfolípidos en la membrana. Esta fluidez compensa el gradiente de presión entre el interior y el exterior de la celda y el entorno externo. Los barófilos extremos crecen de manera óptima a 700 atm o más, y no crecerán a presiones más bajas.

Halófilo

Los halófilos son organismos que requieren altas concentraciones de sal para su crecimiento. A salinidades superiores a 1,5 M, predominan las bacterias procariotas. Aún así, este grupo pertenece a los tres dominios de la vida, pero en menor número.

La superación de los desafíos de los entornos hipersalinos comienza con la minimización de la pérdida de agua celular. Los halófilos hacen esto acumulando solutos en el citoplasma a través de diversos mecanismos. Las arqueas halófilas utilizan una bomba de iones sodio-potasio para expulsar el sodio y la ingesta de potasio. Las bacterias halotolerantes equilibran la presión osmótica utilizando glicerol como solutos compatibles.

Ejemplos de extremófilos

Snottite

También conocidas como “mocos”, las mocos están formadas por colonias de bacterias extremófilas unicelulares que habitan en cuevas. Estas colonias se parecen a las estalactitas, pero tienen la consistencia de, bueno, mocos. Estas colonias de bacterias sobreviven a una toxicidad y acidez extremas, entre otras condiciones fisicoquímicas extremas. Sobreviven utilizando la quimiosíntesis para convertir los compuestos de azufre volcánico en energía y desechos de ácido sulfúrico.

Gusanos de tubo gigantes

El gusano tubo gigante es un extremófilo de aguas profundas que se encuentra cerca de los respiraderos hidrotermales y vive en condiciones de alta presión, alto calor y sin luz solar. Las aguas cercanas a los respiraderos hidrotermales pueden alcanzar temperaturas de 600 grados Fahrenheit, ¡y la presión puede alcanzar hasta casi 9,000 psi! Sin un tracto digestivo propio, sobreviven en tales condiciones con la ayuda de sus socios simbióticos: bacterias extremófilas que viven en el intestino medio del gusano tubular gigante. Las bacterias, que pueden representar hasta la mitad del peso del gusano, utilizan la quimiosíntesis para convertir el oxígeno, el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono en moléculas orgánicas que el gusano puede utilizar como alimento.

Tardígrados

Técnicamente más extremotolerantes que extremófilos, estas criaturas microscópicas de ocho patas son uno de los organismos más resistentes conocidos por el hombre. Tienen dos estrategias de supervivencia: una en caso de inundaciones y otra en caso de heladas o sequías. En caso de una inundación, los tardígrados se inflan como globos, lo que les permite flotar hacia la superficie donde tienen acceso al oxígeno. En el caso de condiciones de sequía o heladas, los tardígrados tienen la notable capacidad de reemplazar más del 97% del agua en sus cuerpos con un tipo de azúcar llamado trehalosa. Esto reduce la necesidad de agua y evita que se formen cristales de hielo que de otro modo se formarían con el agua y dañarían a estos organismos.

Usando estas técnicas de supervivencia, estas criaturas han sobrevivido a temperaturas de -270 grados centígrados a 150 grados centígrados, presiones seis veces mayores que las que se encuentran en las partes más profundas del océano, dosis letales de radiación e incluso el vacío del espacio. Aún así, cuanto más tiempo permanezcan los tardígrados en condiciones no óptimas, menores serán sus posibilidades de supervivencia.

Loricifera

Estos organismos microscópicos se recolectaron por primera vez de las profundidades de una cuenca del Mar Mediterráneo, donde la salmuera saturada de sal que habitan no se mezcla ni se diluye con las aguas que se encuentran sobre ella. Habitaban en el sedimento marino, prosperando en este ambiente salado, sulfídico, helado y altamente presurizado sin oxígeno ni luz. Esto es posible porque, a diferencia de nosotros, las loriciferas tienen hidrogenosomas que no requieren oxígeno, en lugar de mitocondrias, para producir energía.

Grylloblattidae

Grylloblattidae es una familia de insectos psicrófilos que se encuentran en ambientes fríos como cimas de montañas, glaciares y capas de hielo. Prefieren temperaturas entre 33,8 y 39,2 grados Fahrenheit, justo por encima del punto de congelación. Cuando las temperaturas descienden por debajo del punto de congelación, estos insectos se esconden en la nieve y permanecen cerca del suelo; de lo contrario, corren el riesgo de morir por la formación de cristales de hielo en sus cuerpos.