La astrobiología es definida por la NASA como el estudio de la vida en el universo. En el caso del estudio de la vida en otros planetas, se encuentra influenciado por el conocimiento y entendimiento que podamos tener del origen y evolución de la vida en nuestro planeta. Encontrar vida, por lo general bacteriana, en lugares inhóspitos de nuestro planeta nos permite entender cómo podrían sobrevivir otras formas de vida en otros planetas. Esta es la principal motivación de un grupo de investigadores internacionales en el que destaca el costarricense Alejandro Arce Rodríguez, quien se encuentra en el Instituto Helmholtz en Alemania.

Figura 1: Imagen de fluorescencia microscópica de los organismos sobre la roca. Escala 5 micrómetros

Los principales resultados de este proyecto fueron publicados el pasado mes de octubre en la revista científica Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America, una de las más prestigiosas a nivel mundial y que ha generado eco en muchos  medios internacionales. En este proyecto se estudió la formación de grupos de especies microscópicas en el subsuelo profundo (menos de un kilómetro de profundidad) de la franja pirítica ibérica, en la naciente del Río Tinto, en Andalucía, España. Estos terrenos tienen la particularidad que, dadas sus condiciones, los recursos necesarios para la vida, como el agua, la luz y nutrientes, son muy escasos y su acidez lo hacen muy parecido a las condiciones de Marte.

Sorpresivamente, en las muestras de rocas perforadas a 420 m y 607 m de profundidad, encontraron importantes colonias de bacterias llamadas cianobacterias junto con otras formas de vida como hongos unicelulares. En la Figura 1, se pueden observar los grupos de cianobacterias en rojo y en azul los otros microbios en la colonia que no son cianobacterias. El simple hecho de encontrar vida a esas profundidades ya es realmente impresionante, pero el grupo de investigación va más allá de este descubrimiento y propone el proceso por el cual estos seres son capaces de producir energía y, por tanto, sobrevivir.

Los organismos utilizan diferentes formas para obtener energía. En el caso de las plantas, algas y algunas bacterias (como las cianobacterias) lo hacen a través de la fotosíntesis, proceso en el cual utilizan la energía del sol y el di\'oxido de carbono (ciclo de Calvin) para almacenar la energía químicamente. Estas especies forman la base de la cadena alimenticia. Especies consumidoras (herbívoros y carnívoros) obtienen la energía a través de la digestión de moléculas orgánicas como carbohidratos (azúcares, que son fuente inmediata de energía) o lípidos (grasas, que son fuentes de energía a largo plazo), las cuales luego se transforman en energía utilizable, mediante la respiración celular (glucólisis, el ciclo de Krebs y fosforilazación oxidativa), por nuestras células.

A esas profundidades, el proceso de fotosíntesis, característico en las cianobacterias estudiadas hasta ahora, es imposible debido a la falta de luz. Entonces, ¿cómo logran las cianobacterias sobrevivir? Según los investigadores, en las muestras tomadas a diferentes profundidades encontraron que cerca de las colonias de bacterias y hongos había una deficiencia importante de hidrógeno en las rocas. Por lo tanto, los investigadores proponen que el hidrógeno es justamente la fuente de energía que les permite vivir a esas profundidades.

La presencia de otras especies microbiológicas no debe pasar desapercibido, es más, según Alejandro “las condiciones de vida a esas profundidades son tan complejas que no es raro pensar que cada especie tiene una función en la colonia que les permite vivir en conjunto”. Esta es una de las partes del proceso que más llama la atención, pues existe una ayuda mutua entre los hongos y las cianobacterias de las colonias microbiológicas.

Esta publicación pone sobre la mesa la discusión de cómo podría ser la vida en otros planetas. “Si se puede encontrar vida en la Tierra en condiciones tan deplorables no sería extraño encontrar este tipo de organismos en otros planetas con condiciones parecidas a las estudiadas”, concluyó Alejandro. Aunque el proyecto ya terminó y Alejandro trabaja principalmente en investigación sobre antibióticos, él obtuvo la experiencia necesaria para seguir trabajando mediante colaboraciones en la misma línea. En este momento colabora con el profesor Max Chavarría, de la Escuela de Química de la Universidad de Costa Rica, en un proyecto sobre bacterias en el Río Sucio y el volcán Rincón de la Vieja, proyectos que esperamos pronto ver publicados.

Detalles de la investigación

El estudio metagenómico de las cianobacterias, realizado por Alejandro, mostró caminos metabólicos de procesamiento de hidrógeno, lo que les hizo hipotetizar que las bacterias obtienen la  energía mediante la oxidación del H2 y reduciendo diferentes receptores de electrones. Además notaron que, aunque las cianobacterias tienen los genes necesarios para realizar la fotosíntesis, no queda claro si el proceso es funcional o si los genes están completos. Los investigadores consideran que no  están completos porque en imágenes de microscopia no ven la autofluorecencia de clorofila. “Puede que [las bacterias] hayan perdido los genes de fotosíntesis o  que hayan mutado. Se ha intentado cultivarlos pero no fue posible concluir nada de estos estudios”, comentó Alejandro al respecto.

El proceso de simbiosis entre las especies de hongos presentes y las cianobacterias es en ambas direcciones. Los investigadores proponen que los hongos se benefician de los polisacáridos secretados por las cianobacterias, mientras que las cianobacterias utilizan los compuestos fenólicos que se obtienen de la depolimerización de materia orgánica hecha por los hongos, como receptores de electrones para poder cerrar la cadena de producción de energía.

Acerca de Alejandro Arce Rodríguez

 Alejandro es egresado del Colegio Científico de Costa Rica, Sede San Carlos. Posteriormente realizó sus estudios como ingeniero en Biotecnología en el Instituto Tecnológico de Costa Rica. A partir del año 2007 se mudó a Europa donde ha realizado la mayor parte de su carrera como científico. Primeramente en España y luego en Alemania trabajando en temas como detección de virus, o manipulación de actividades microbiales.

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