Cómo se propagan pequeñas formas de vida en el hostil desierto de Atacama

Científicos de la Universidad de Chile han identificado nuevas formas de vida, específicamente bacterias y arqueas, en el Salar de Ascotán del desierto de Atacamaun sector muy extremo, a gran altura, expuesto a una fuerte luz ultravioleta, así como a altos niveles de sal y metales.

Además, otro estudio investigó un pez único en el mundo que vive en la misma zona y ha adaptado su cuerpo para sobrevivir. Los científicos creen que comprender cómo estas formas de vida resisten condiciones tan hostiles puede ayudar con aplicaciones de la biotecnología, como mejorar la respuesta al estrés en otros organismos o ayudar a reparar el ADN dañado.

El Salar de Ascotán es uno de los 52 salares del desierto de Atacama, un lugar rico en metales pesados ​​como arsénico, cadmio y cobre, que además está expuesto a altos niveles de radiación ultravioleta y salinidad, así como a condiciones climáticas extremas. altitud, oscilación térmica y bajos niveles de oxígeno.

Esta inhóspita zona, ubicada al norte de la Región de Antofagasta, a 3.716 metros de altura, y muy cerca de la frontera con Bolivia, fue explorada por investigadores de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile con el objetivo de identificar las formas de vida. saber capaz de sobrevivir en este tipo de entorno extremadamente hostil, del que aún se sabe poco.

La investigación, que analizó muestras de agua, suelo y sedimentos, no sólo permitió conocer los mecanismos que hacen posible la vida en estas condiciones, también significó el descubrimiento de microorganismos de los que no había registro, hallazgos que fueron publicados en la revista Micro -revista de organismos.

A partir de la reconstrucción de genomas, el estudio identificó dos nuevas familias de bacterias, de los grupos Patescibacteria y Pseudomonadota, así como dos nuevos órdenes de las clases arqueales Halobacteriota y Thermoplasmata. El trabajo también reveló parte de la biodiversidad microbiana de este ambiente, donde predominan bacterias, principalmente de los grupos Pseudomonadota, Acidobacteriata y Bacteroidota.

Una ventana a los orígenes de la vida.

Andrés Marcoleta, académico que dirigió esta investigación, explica que toda la vida en nuestro planeta hoy se divide en tres grandes dominios taxonómicos: bacterias, arqueas y eucariotas. En este último dominio es donde nos encontramos tanto los humanos como los animales, plantas y hongos, organismos caracterizados por sus células con un núcleo bien definido.

«Las arqueas han estado presentes en nuestro planeta desde el comienzo de la vida y se supone que los eucariotas evolucionaron a partir de algunas arqueas. De hecho, estudios muy recientes indican que nuestro ancestro más cercano es una arquea, que en algún momento se fusionó con una bacteria, y esto dio lugar a una célula eucariota, y de ahí en adelante la evolución siguió su camino”, explica.

El microbiólogo de la Universidad de Chile afirma que las arqueas son de gran interés científico, ya que son, con diferencia, el dominio de vida menos estudiado y conocido en nuestro planeta.

«La verdad es que es difícil encontrarlos y muchos de ellos son extremófilos, por lo que tienen mecanismos de adaptación que les permiten sobrevivir en ambientes con condiciones extremas, como las salinas», dice el profesor Marcoleta, quien explica que estos micro – Los organismos se encontraron principalmente en muestras de suelo del ambiente del salar. Utilizando herramientas informáticas, añade, pudieron reconstruir el genoma de estas formas de vida primitivas y así comprender su metabolismo.

Por otro lado, destaca que lograron identificar numerosos linajes de bacterias, incluidas dos nuevas familias, y Incluso podrían crecer en el laboratorio. Al igual que con las arqueas, el equipo pudo comprender las propiedades y funciones de estos microorganismos reconstruyendo su genoma.

Respecto a los principales hallazgos asociados a estas bacterias, Marcoleta dice que, especialmente aquellas que viven en el medio acuático, “Tienen una alta proporción de genes de resistencia y reparación del ADN. «Esta puede ser una de las explicaciones de por qué pueden tolerar niveles tan altos de radiación ultravioleta», que provocan roturas o modificaciones del ADN y, en última instancia, son tóxicos para las células.

Un milagro evolutivo

Las capacidades adaptativas para sobrevivir en este inhóspito lugar también se observaron en un organismo endémico mucho más complejo del Salar de Ascotán: el enigmático Orestías de Ascot, pez único en el mundo el cual fue objeto de estudio en otra investigación liderada por Miguel Allende, también profesor de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile y director del Centro de Regulación Genómica (CRG).

El equipo liderado por el académico secuenció el genoma de este pequeño pez para descifrar su historia evolutiva y comprender cómo se adaptó para prosperar en este hábitat extremo, tan diferente al entorno original en el que vivió su ancestro pez en el pasado lejano, publica un artículo. trabajo en la revista Genomics.

El profesor Allende explica que el interés por este ser vivo surge precisamente de las circunstancias geológicas por las que fue «aislado» hasta convertirse en una especie única. Según explica, debido al choque de placas tectónicas, la cordillera de los Andes se elevó y se fragmentaron los grandes lagos que existían en el interior del continente, algunos de los cuales son los salares que hoy existen en el altiplano.

«La mayor parte de las salinas se han secado, pero se han conservado algunas pequeñas pendientes y estos peces todavía están allí. Durante decenas de miles de años se separaron y se especializaron, adaptándose a las condiciones particulares de cada lago o de cada salar”, afirma el académico.

Orestías de Ascoten este sentido, representa un buen modelo para entender cómo una especie puede cambiar en términos genéticos para adaptarse a determinadas condiciones ambientales, en línea con la selección natural y la deriva genética propuesta por Darwin, paradigma donde se propone que aquellos organismos que sean capaces de Los que sobreviven a los cambios en el medio ambiente son los que prosperan.

«Los Orestes debieron haber experimentado lo mismo cuando pasaron del agua dulce al agua salada, a un nivel bajo de oxígeno y mucha radiación. Aquellos individuos que pudieron sobrevivir en esas condiciones dominaron y generaron un cambio en la especie. Hoy podemos comparar la información del genoma de estos peces con la de aquellos que no han sufrido tantos cambios para ver qué cosas se han adaptado y por tanto qué genes se necesitan para tolerar estas condiciones”, explica Miguel Allende.

Aplicaciones biotecnológicas: de la biominería a la agricultura resiliente

Los académicos encargados de estas investigaciones en el Salar de Ascotán sugieren, por otra parte, que las extraordinarias capacidades de supervivencia de estos organismos ofrecen varias posibilidades para investigar potenciales aplicaciones biotecnológicas basadas en sus genes, como la respuesta al estrés, la reparación del ADN , resistencia a metales pesados ​​como el arsénico, cadmio y cobre, y tolerancia a, entre otras cosas, condiciones extremas de salinidad, radiación ultravioleta, gran altitud y oscilación térmica.

Estos genes de resistencia se pueden aplicar a diferentes procesos industriales, como la biominería. “Junto con compañeros de la Universidad Católica del Norte ahora postulamos a un proyecto de salares y litio que precisamente pretende aprovechar los microorganismos de los salares para extraer litio de la chatarra electrónica.

Se pueden ocupar ciertas tribus que están en los salares, y que tienen alta tolerancia a los metales, para que tengan la capacidad de adquirir el metal o compuesto y construirlo. Propiedades como esta se pueden aprovechar para extraer litio de los residuos y no hay que sacrificar nuestras salinas, solo utilizar los microorganismos que allí viven”, afirma Marcoleta.

Otra aplicación biotecnológica de interés está relacionada con los procesos de desertificación y sequías que Chile y otros países están viviendo en el marco del cambio climático, fenómenos que impactan, por ejemplo, en nuestra producción agrícola y forestal.

“Entender cómo se adaptan las especies a los cambios ambientales es importante para aplicarlo más adelante y seleccionar aquellas variedades o individuos que sean capaces de tolerar estas nuevas condiciones ambientales. En esa línea, podemos tener algún tipo de programa genético para garantizar nuestra seguridad alimentaria futura, que podría estar en riesgo”, afirma Allende.

«Se puede pensar en cultivos en el desierto, en suelos muy pobres en nutrientes o contaminados con metales pesados. «Si se ponen los microorganismos adecuados o se modifican genéticamente para que puedan funcionar en esos entornos, pueden enriquecer esos suelos y hacer posible su cultivo», añade el director del Centro de Regulación del Genoma, que ve esta alternativa a la Disminución progresiva de las tierras fértiles y utilizables aptas para la agricultura.

«Ahora tenemos que buscar herramientas para aprovechar otros lugares, y creo que este es uno de los aportes más importantes de los hallazgos realizados con estos microorganismos del desierto», añade.

Marcoleta también apunta a la posibilidad de desarrollar soluciones de biorremediación a través de la genética de estos extremófilos, por ejemplo ante la contaminación radiactiva. «Algunos de los linajes bacterianos que encontramos son la bacteria Deinococcus radiodurans, conocida por ser una de las bacterias más resistentes a la radiación gamma.

Resisten perfectamente la radiación gamma de los rayos cósmicos que se encuentran en el espacio y, por tanto, son bacterias capaces de sobrevivir en el espacio exterior. Entonces, si se quiere hacer biorremediación de lugares contaminados por radiactividad, se puede pensar en aprovechar algunas de estas bacterias y su resistencia a la radiación gamma.

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