En un artículo publicado en la revista Microbiology Spectrum, los científicos reportaron los resultados obtenidos de la comparación de la supervivencia y generación de oxígeno de tres especies de cianobacterias (organismos acuáticos y fotosintéticos) inmovilizadas dentro de biorrecubrimientos mecánicamente robustos y duraderos. Para mantener la viabilidad de las bacterias, la matriz del biorrecubrimiento debe ser porosa, ya que de esta manera se permitirá la hidratación y el transporte de nutrientes hacia estos organismos. Para lograr esta propiedad, los especialistas desarrollaron un método de mezclar coloides poliméricos en agua (látex) con partículas de nanoarcilla de halloysita.

Una vez que se depositaron las bacterias en los biorrecubrimientos, se procedió a secarlos completamente antes de rehidratarlos. Los expertos observaron que la ‘Sinechococos sp.’ no resistió dentro de los biorrecubrimientos después del secado. En el caso de la ‘Synechocystis sp.’, sobrevivió al proceso de formación del biorrecubrimiento pero no pudo producir oxígeno porque no logró llevar a cabo la fotosíntesis. Sin embargo, la ‘Chroococcidiopsis cubana’ subsistió y liberó alrededor de 0,4 gramos de oxígeno por gramo de biomasa al día, al lograr absorber el dióxido de carbono dentro del biorrecubrimiento. Los científicos recalcaron que la cantidad de oxígeno se mantuvo estable durante un mes.

De acuerdo con la investigadora Simone Krings, esta bacteria posee “una extraordinaria capacidad para sobrevivir en ambientes extremos, como sequías y después de altos niveles de exposición a la radiación ultravioleta”, lo que la convierte en una candidata potencial para “la colonización de Marte”. Los expertos llamaron “pintura viva verde” a su nuevo invento a base de esta bacteria extremófilica que suele encontrarse en el desierto.

Según detallan los científicos, anteriormente se había documentado que algunos organismos unicelulares consumían virus como parte de su dieta. No obstante, se pensaba que estos patógenos no proveían los nutrientes suficientes para ser su principal fuente de alimentación. Sin embargo, detalla John P. DeLong, coautor de un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, estos “están hechos de cosas muy [nutritivas], como ácidos nucleicos, mucho nitrógeno y fósforo [por lo que] todos deberían querer comerlos”.

Para comprobar si los virus podrían ser el alimento de alguna especie, los expertos aislaron a distintos microorganismos en gotas de agua, que fue extraída de un estanque de Nebraska, y agregaron a las muestras grandes cantidades de clorovirus. Al cabo de 24 horas, los académicos descubrieron que una especie de halteria comenzó a alimentarse del virus. Para constatar esta observación, el equipo marcó parte del ADN del clorovirus con un colorante verde fluorescente antes de repetir el experimento. Tras analizar de nueva cuenta a los ciliados, notaron que su vacuola, el equivalente de su estómago, brillaba en verde.

Tras comparar la disminución en la cantidad de clorovirus en las muestras con el crecimiento de la halteria, lograron determinar que estos seres convirtieron alrededor del 17 % de la masa de los virus consumidos en nueva masa propia. Este hallazgo, señalan los investigadores, no solo implica el drescubrimiento de una nueva forma de alimentación, la ‘virovoria’, sino que podría cambiar el entendimiento del ciclo del carbono.

De acuerdo a los científicos, una vez que los clorovirus infectan a las algas microscópicas, estos organismos unicelulares “revientan como globos”, liberando carbono en aguas abiertas, el mismo que es absorbido por otros microorganismos, en lo que describen como “un sombrío programa de reciclaje en miniatura y, aparentemente, a perpetuidad”. Sin embargo, detallan, la ‘virovoria’ podría contrarrestar el reciclaje de este elemento a nivel microbiano que los virus perpetúan, permitiendo que este elemento ascienda en la cadena trófica.

Los hallazgos del estudio dependen de nuevos experimentos que prueban cuánta radiación podrían soportar las bacterias. Marte es un lugar frío y seco, y cualquier organismo que pueda soportar temperaturas de congelación de hasta 62 grados bajo cero, también debe lidiar con el hecho de que la superficie está siendo golpeada por la radiación cósmica y solar.

Algunos de estos microorganismos demostraron que podían sobrevivir a estas condiciones. El nuevo estudio encontró que cuando algunos microbios, incluso a solo 10 centímetros bajo tierra, podría prosperar durante 1,5 millones de años. Pero cuando están enterrados a 10 metros de profundidad, podrían sobrevivir hasta 280 millones de años. Dr. William Horne, Universidad de Ciencias de la Salud, Maryland.

Los investigadores encontraron que la capacidad de estos organismos para sobrevivir, parece relacionarse con mayores cantidades de antioxidantes de manganeso en las células o esporas. Si un microbio logró evolucionar hace miles de millones de años, cuando Marte estaba repleto de agua, y logró absorber suficientes antioxidantes de manganeso, aún podría estar vivo en un estado latente justo debajo de la superficie.

El profesor Ralph Schill y su equipo de investigación plantean que los tardígrados (también conocidos como ‘osos de agua’) pueden sobrevivir ilesos en diferentes entornos hostiles o incluso fatales para la mayoría de los organismos vivos, como pueden ser las condiciones de frío extremo que producen la congelación. “No mueren, caen en un sueño profundo”, explica Schill. A este enfoque, en el que los animales ya no muestran signos evidentes de vida, aunque siguen vivos, le denominaron hipótesis de la “bella durmiente”, haciendo alusión al conocido cuento de hadas, popularizado por los relatos orales tradicionales compilados por los hermanos Grimm.

En su investigación, los científicos realizaron varios experimentos. Con un grupo de más de medio millar de tardígrados repitieron ciclos semanales de congelamiento a -30 °C, descongelamiento posterior a 20 °C, recuento de los sobrevivientes, alimentación y nuevamente congelación hasta que todos los animales murieron. Por su parte, se mantuvo a temperatura ambiente constante a un grupo de control. Los científicos encontraron que los tardígrados congelados temporalmente vivieron el doble que el grupo de control, pero tanto los grupos de control como los congelados temporalmente tuvieron vidas útiles similares si se excluyó el tiempo que pasaron congelados.

Esto representa la primera demostración de que la hipótesis de la “bella durmiente” se aplica a la criobiosis, un estado de organización biológica en el que la actividad metabólica se ralentiza o se detiene de forma reversible, lo que significa que los tardígrados no envejecen mientras están congelados, escribieron recientemente los científicos en Journal of Zoology. “Entonces, incluso en el hielo, los tardígrados detienen sus relojes internos como la bella durmiente”, concluye Schill. “Durante los períodos de inactividad, el reloj interno se detiene y solo vuelve a funcionar una vez que el organismo se reactiva”, explica Schill en el comunicado. “Entonces, los tardígrados, que generalmente solo viven unos pocos meses sin períodos de descanso, pueden vivir muchos años o incluso décadas”, agregó el científico.

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— David Papp (@DavidPapp) May 17, 2022

Los investigadores sostienen que los organismos unicelulares contenidos en pequeños cubos de líquido dentro del núcleo de la formación aún podrían estar vivos, por lo que quieren abrir la estructura y comprobarlo. Aunque podría parecer una mala idea, considerando el historial de la lucha de la humanidad contra epidemias causadas por microorganismos, los científicos aseguran que no hay razones para preocuparse.

Sin embargo en este inhóspito lugar, los microbios han encontrado una manera de vivir, uno de los ambientes más hostiles de nuestro planeta, de acuerdo con múltiples estudios del lago y una nueva investigación publicada la semana pasada en ‘Frontiers in Astronomy and Space Science’. Aunque la diversidad de la vida en este lago no es alta, ha logrado adaptarse y persistir en una multitud de formas.

“Nuestro hallazgo muestra que la vida persiste en los ambientes más extremos de la Tierra”, aseguró el autor del estudio, Dr. Justin Wang, asistente de investigación en la Universidad de Colorado en Boulder. “Es difícil imaginar algo más hostil para la vida que un lago volcánico ultraácido con erupciones frecuentes”. “La baja biodiversidad junto con numerosas adaptaciones y metabolismos en nuestra muestra, sugiere que el lago alberga microbios altamente especializados para este tipo de entorno”, añadió Wang.

Este entorno de otro mundo podría sugerir cómo pudo haber existido vida en Marte hace miles de millones de años y revelar nuevos lugares para buscar evidencia de vida antigua en el planeta rojo, según los investigadores. Los dos lagos del cráter cerca de la cima del volcán, ambos formados después de que los cráteres se llenaron de agua de lluvia, no podrían ser más diferentes entre sí. Un cráter inactivo contiene el lago Botos, que está rodeado de vegetación tropical. El cráter activo alberga la Laguna Caliente, que contiene azufre líquido y hierro. Los gases del lago crean lluvia ácida y niebla ácida, dañando los ecosistemas cercanos e irritando los ojos y los pulmones de los exploradores.

Los investigadores realizaron estudios de campo activos en el lago en 2013, 2017 y 2019. El volcán Poás, ubicado en medio de la selva tropical costarricense, entró en erupción más recientemente en 2017 y 2019. El área inmediatamente alrededor del volcán está desprovista de vida debido a los gases tóxicos que libera.

Wang y sus colaboradores caminaron hasta el volcán en noviembre, un mes después de que se reformara el lago del cráter. Partes del lago hirvieron y las aberturas volcánicas llamadas fumarolas arrojaron gases sulfurosos calientes. “Entre 2013 y 2017, hubo numerosas erupciones freáticas que introdujeron metales tóxicos, acidez extrema y calor en el lago, pero, vimos algunos de los mismos microorganismos en el mismo ambiente”, indicó el científico.

Aproximadamente un mes después de que el equipo recolectara muestras del lago en marzo de 2017, el volcán Poás entró en erupción con magma. La fuerza de la explosión arrojó rocas a más de una milla del sitio, arrojó lava, drenó el lago del cráter y lanzó una columna de ceniza a unos 4,000 metros sobre el cráter, agregó el coautor del estudio Geoffroy Avard, vulcanólogo del Observatorio de Vulcanología y Sismología de Costa Rica.

“Nos gustaría caracterizar cómo la vida reclama este entorno”. “Una hipótesis principal de nuestro estudio es que la vida en el Volcán Poás es capaz de sobrevivir al margen durante estos ambientes extremos. Por lo tanto, nos encantaría tomar muestras no solo del lago del cráter, sino también de la costa, los sistemas de agua subterránea conectados y cualquier lugar donde la vida podría estar albergada cerca”, añadió Avard. Las adaptaciones genéticas descubiertas por Wang y sus colegas durante su estudio sugieren que la vida podría haber sobrevivido en ambientes hidrotermales en Marte como lo hace en algunos de los lugares más extremos de la Tierra.

Los sistemas hidrotermales proporcionan calor, agua y energía, todo lo necesario para la formación y evolución de la vida. Si bien la exploración marciana anterior ha analizado antiguas fuentes de agua como cráteres y ríos, los investigadores creen que los sitios de antiguas fuentes termales son otro objetivo clave en la búsqueda de vida extraterrestre. “Estos lugares no son difíciles de encontrar ya que el Marte primitivo tenía un vulcanismo desenfrenado y abundante agua cerca de la superficie”, declaró el también coautor del estudio Dr Brian Hynek, profesor asociado del departamento de ciencias geológicas de la Universidad de Colorado en Boulder e investigador asociado del Laboratorio de Ciencias Atmosféricas y Ambientales de la Universidad.

“De hecho, hemos descubierto muchas ‘piedras amarillas secas’ en Marte, según las firmas minerales que contienen azufre detectadas desde la órbita”. El rover Spirit de la NASA incluso se topó con un respiradero volcánico cuando exploró Marte entre 2004 y 2011, señaló el Dr. Hynek. “El borde del cráter del cráter Jezero, donde se encuentra ahora el rover Perseverance, es un lugar que probablemente exhibió actividad hidrotermal debido al impacto de formación de cráteres, por lo que tengo curiosidad por ver qué resultados encuentra el Perseverance cuando llegue allí. “, concluyó Wang, de acuerdo con ‘CNN’.

A lo largo de los años siguientes se produjeron una serie de erupciones en el volcán Poás, por lo que el equipo regresó en 2017 para ver si había habido cambios en la diversidad microbiana del lugar, así como para estudiar los procesos bioquímicos de los organismos de manera más exhaustiva. En el reciente estudio indican que descubrieron que había un poco más de biodiversidad, pero aún dominaba la bacteria ‘Acidiphilium’. Asimismo, señalan que las bacterias tienen una amplia variedad de capacidades bioquímicas que les ayudan a soportar condiciones extremas y dinámicas, incluidas vías para crear energía utilizando azufre, hierro o arsénico.

“Uno de nuestros hallazgos clave es que dentro de este lago volcánico extremo detectamos solo unos pocos tipos de microorganismos, pero una potencial multitud de formas para que sobrevivan”, explicó Justin Wang, estudiante de posgrado de la Universidad de Colorado Boulder (EE.UU.) y autor principal de la investigación, de acuerdo con ‘Science Daily’. En este sentido, el especialista explica que los microorganismos utilizan esos mecanismos para sobrevivir en las orillas del lago cuando ocurren las erupciones. “Aquí es cuando sería útil tener una gama relativamente amplia de genes”, agregó.

Asimismo, Wang señaló que no esperaban tanto de los genes encontrados dada la baja biodiversidad del lago y aseguró que “fue toda una sorpresa”. En todo caso, detalló que tiene sentido que así fuera cómo la vida se adapta a vivir en un lago de cráter volcánico activo. Los investigadores consideran que su estudio proporciona un marco de cómo la vida terrestre podría haber existido en ambientes hidrotermales en Marte, aunque precisan que si hubo vida en el planeta rojo y si esta se parecía o no a los microorganismos que están estudiando, sigue siendo una gran pregunta.

“Esperamos que nuestra investigación dirija la conversación para priorizar la búsqueda de signos de vida en estos entornos, por ejemplo, hay algunos buenos objetivos en el borde del cráter Jezero, que es donde se encuentra el róver Perseverance en este momento”, concluyó RT.

Los investigadores señalan el historial de la humanidad de trasladar especies extrañas a nuevos entornos en nuestro mismo planeta, donde esos organismos pueden volverse invasores y dañan a las especies nativas; tal comportamiento sugiere que lo mismo podría suceder con vida extraterrestre de otro planeta contaminando a la Tierra y viceversa.

“La búsqueda de vida más allá de nuestro mundo es un esfuerzo emocionante que podría producir un enorme descubrimiento en un futuro no muy lejano”, Dr. Anthony Ricciardi, profesor de biología invasiva en la Universidad McGill. “Sin embargo, ante el aumento de las misiones espaciales (incluidas las destinadas a devolver muestras a la Tierra), es crucial reducir los riesgos de contaminación biológica en ambas direcciones”. “Sólo podemos especular sobre qué tipos de organismos podrían encontrarse si los astrobiólogos hallan vida”. “Las formas de vida más plausibles serían microbianas y probablemente se parecerían a las bacterias “, agregó el científico. 

Scientists at #UVM, @TuftsUniversity and @wyssinstitute teamed up to create the world’s first self-reproducing living machines.

Say hello to the next generation of #Xenobots

More #UVMresearch: https://t.co/mXQQrMTNhG pic.twitter.com/zVhjJlirib

— University of Vermont (@uvmvermont) November 29, 2021

En un comunicado emitido este lunes, los especialistas revelaron que los biorrobots logran encontrar células individuales, reunirlas en su ‘boca’ y tras unos días, obtener nuevos xenobots idénticos a ellos, que una vez se liberan, también repiten el proceso. “Con el diseño correcto, se replicarán espontáneamente”, dijo el científico Joshua Bongard. Por su parte, Sam Kriegman, el autor principal del nuevo estudio, explicó que inicialmente se crearon los xenobots padres con forma de Pac-Man, que a su vez “generaron hijos, quienes generaron nietos, quienes crearon bisnietos, quienes generaron tataranietos”. “Tenemos el genoma de la rana completo e inalterado”, agregó el biólogo Michael Levin, “pero no dio indicios de que estas células puedan trabajar juntas en esta nueva tarea” de reunir células separadas y convertirlas en autocopias funcionales.

Los investigadores comentaron que la replicación cinemática, a pesar de ser bien conocida a nivel de moléculas, nunca antes se había observado en células u organismos completos. Sin embargo, aseguraron que a pesar de que el hallazgo pueda generar preocupación, o incluso terror en ciertas personas, en realidad no debería de verse como una amenaza. “Lo que representa un riesgo es la próxima pandemia; acelerar el daño al ecosistema causado por la contaminación; intensificando las amenazas del cambio climático”, señaló Bongard. “Este es un sistema ideal para estudiar sistemas autorreplicantes. Tenemos un imperativo moral de entender las condiciones bajo las cuales podemos controlarlo, dirigirlo, apagarlo, exagerarlo”, dijo.