Microbios prodigiosos

En 1977, el Instituto Oceanográfico de Woods Hole (Massachusetts, EE.UU) envió el sumergible Alvin a explorar una zona de volcanes submarinos situada a 320 kilómetros al nordeste de las islas Galápagos. Las misiones de observación se sucedían con normalidad hasta que un día, mientras navegaban a 2.500 metros de profundidad, los científicos que tripulaban el Alvin descubrieron asombrados un bosque de extrañas estructuras en forma de chimenea a través de las cuales brotaban chorros de agua hirviendo y azufre muy caliente. Cuando se acercaron para estudiarlas con más detalle, comprobaron que algunas tenían más de 10 metros de altura y que cerca de ellas vivía un gran número de extraños animales nunca vistos hasta entonces. Fue así como se descubrieron las fuentes hidrotermales submarinas, cuyo estudio está resultando especialmente apasionante para los biólogos.

El mismo año en que se descubrieron las fuentes hidrotermales submarinas, el biólogo norteamericano Carl Woese anunció que había descubierto bacterias que vivían en ellas. La noticia causó un gran impacto porque en las fuentes hidrotermales la temperatura del agua supera los 100 grados y la concentración de ácido y azufre es muy elevada. Además, los volcanes próximos a ellas arrojan gran cantidad de hidrógeno, metano y metales pesados, sustancias que en dosis elevadas resultan venenosas para la mayoría de seres vivos conocidos. Poco después de haberse confirmado la veracidad del descubrimiento de Woese, los científicos comenzaron a especular con la posibilidad de que los microorganismos que habían descubierto representasen una forma de vida muy primitiva, descendiente directa de los primeros pobladores del planeta. La hipótesis se basaba en el hecho de que las condiciones ambientales en el entorno de las fumarolas podían parecerse a las de la Tierra primigenia, un planeta muy distinto al actual: extremadamente caliente, sin oxígeno y sin atmósfera.  Además, el análisis del material genético de las bacterias confirmó que su origen evolutivo era muy remoto, de ahí que se las bautizara como arqueobacterias.

PRIMERAS CÉLULAS

Las arqueobacterias, o simplemente arqueas, son seres vivos de una sola célula que se parecen mucho a las bacterias. De hecho, al principio se creyó que eran un tipo especial, muy primitivo, de bacteria. Pero al estudiar su genética se descubrió que constituían un grupo diferente y nuevo de microbios. Poseen genes en común con las bacterias y las células eucariotas (las que, como las nuestras, tienen el material genético encerrado en un núcleo) y su origen se remonta miles de años atrás. Muchas de ellas viven en lugares con condiciones ambientales muy duras, como las fuentes termales, el hielo de la Antártida, los volcanes, o los lagos salados.

El modo de vida de las arqueas es muy diferente al del resto de los organismos terrestres. Viven en condiciones de ausencia total de oxígeno; de hecho, si se las expone al oxígeno libre, mueren. Obtienen carbono a partir del metano, hidrógeno del sulfuro de hidrógeno y oxígeno de los minerales de su entorno. Sus hábitats preferidos son las fumarolas del fondo oceánico, las fuentes termales de agua mineral y los intestinos de los animales. A este conjunto de peculiares características biológicas hay que añadir el modo en que sintetizan la materia orgánica que precisan para construir sus moléculas y estructuras celulares. El método se denomina quimiosíntesis y constituye una alternativa insólita a la fotosíntesis, el método que la mayoría de las plantas y bacterias del planeta utilizan para sintetizar nutrientes a partir de la luz solar.

Para que las arqueas fuesen proclamadas como los organismos vivos de origen evolutivo más primitivo hubo que esperar a que se obtuviese una prueba geológica que demostrase su antigüedad. Esa prueba llegó en el año 2000 de la mano de Birger Rasmussen, un geofísico de la Universidad de Australia Occidental, que descubrió arqueas fósiles de 3.235 millones de años de antigüedad en rocas volcánicas de origen hidrotermal. El descubrimiento de Rasmussen parecía apoyar la tan discutida hipótesis de que la vida se originó en el fondo de los océanos. 

Nuevos descubrimientos

• Desde el año 2000 se han venido sucediendo los descubrimientos sorprendentes relacionados con las arqueas de las fuentes termales submarinas. En el 2002, el científico alemán Karl Stetter descubrió las nanoarqueas de la especie «Nanoarchaeum equitans», minúsculos microbios de tan s0lo 0,4 micras de diámetro (una micra es la milésima parte de un milímetro) que viven pegados a las arqueas del género «Igniococcus» (bola de fuego). Todavía no está muy claro el porqué de esta asociación. Puede que una especie produzca sustancias que la otra necesita o que se trate de una relación de mutuo beneficio. Estos sorprendentes microbios enanos son esféricos y su genoma solo tiene 500 kilobases, un tamaño ínfimo si lo comparamos con los 6 millones de kilobases del genoma humano o con los 9 millones de kilobases del genoma del maíz. Las 500 kilobases del genoma de las nanoarqueas contienen 400 genes. ¿Es esta la cantidad mínima de información genética que necesita un ser vivo?
• Hace tan solo unas semanas, científicos suecos de la Universidad de Uppsala publicaron en «Nature» el descubrimiento de un nuevo grupo de arqueas, las lokiarqueas, cuyo genoma contiene al menos cien genes que codifican funciones celulares muy sofisticadas típicas de los eucariotas. El descubrimiento es fascinante porque parece indicar que, al principio de los tiempos, el árbol de la vida se dividió en dos ramas: la de las bacterias procariotas y la de las arqueas, de las que luego evolucionarían las primeras células eucariotas. Por cierto, el curioso nombre de lokiarqueas se debe a que fueron descubiertas en un complejo de chimeneas hidrotermales situado entre Noruega y Groenlandia conocido como Castillo de Loki, el dios timador de la mitología nórdica que aparece en la película «Los vengadores» como el hermanastro descarriado de Thor. Entre los genes eucariotas de las lokiarqueas se encuentre el de la actina, una proteína que forma parte del esqueleto interno de las células y que participa en mecanismos celulares como el del movimiento o la fagocitosis. Esto podría explicar cómo llegaron al interior de las primeras células eucariotas ciertos orgánulos celulares, como las mitocondrias.