Microorganismos viviendo en medios sorprendentes: los extremófilos

-Introducción:

Hemos visto como en la agricultura existen microorganismos benéficos y patógenos y muchos otros desempeñando diversas funciones. En sitios como: los desiertos-los mares , las minas ,la electricidad, cementerios nucleares etc. como explicare en este foro subsisten microorganismos en condiciones vivientes que podríamos llamar imposibles que muchas veces los científicos no han dado en ciertos casos una explicación clara del porque existen en estas condiciones tan extremas también he encontrado microorganismos que desempeñan funciones importantísimas como en la minería realizando procesos que harían más eficiente la extracción de estos minerales y favoreciendo en el medio ambiente. En la agricultura bacterias aportando carbonato de calcio como si estuviéramos aplicando este insumo al suelo así otros temas más. Si lo anterior se hace extraño terminare mi exposición con microorganismos extremofilos como su nombre lo indica crecen en medios imposibles como son ausencia de luz solar, sin oxígeno, resistencia a altas radiaciones y muchas otras condiciones necesarias para el ser vivo. Lo anterior es apenas un abre boca para todo lo que los investigadores han descubierto y en cada tema pondré algunos ejemplos de los microorganismos hallados lo cual constituye una mera visión superficial de estos admirables seres porque existe mucha pero mucha tela para cortar sobre el tema. Estoy seguro que muchos de los lectores de este foro no conocen o conocen poco que existen microorganismos que puedan vivir en las condiciones antes descritas o alimentándose de muchos productos que inicialmente parece poco creíbles o produciendo insumos.

Lo que deseo es dar una pincelada a este bello tema aunque sea en forma muy generalizada y así se puedan formar una idea muy general de lo que nos depara la bella naturaleza que muchas veces ignoramos.

-temas a tratar: microorganismos en medios sorprendentes

1- a-viviendo en condiciones casi imposibles
1-1 en zonas geográficas
1-2 en la electricidad y luz solar
1-3 en la electricidad
1-4 en el hierro
1-5 en cementerios nucleares
1-6 en centros espaciales

2-b en minería: en extracción de minerales
2-1 en extracción del cobre
2-2 en extracción de minas de oro y plata

3-c alimentándose de:
3-1 alimentándose de plásticos
3-2 alimentándose de poliuretano
3-3 alimentándose de fibra algodón
3-4 alimentándose de combustible de cohetes

4-d en producción de insumos
4-1 produciendo plástico
4-2 segregando caco3 al suelo (carbonato de calcio)

5-e microorganismos extremofilos
5-1 thermococcus gammatoleras
5-2 deinococcus radiodurans
5-3 desulforudis eudaxviator
5-4 aquifex hare un resumen lo más sintético posible pues el tema es muy largo.

1-a- algunos microorganismos viviendo en condiciones casi imposibles
1-1 en zonas geográficas

1-1-1 desierto de atacama: algunas: bacterias y alga encontradas: bacteria del genero streptomyces y alga dunaliella. Características generales: se encuentra ubicado entre Argentina y Chile
1-1 la escasa nieve que cae sobre el terreno se sublima y regresa a la atmosfera después de tocar el suelo estéril.
1-2 el suelo esta tan agotado de nutrientes que los niveles de nitrógeno están por debajo de los limites mínimos convencionales
1-3 está catalogado como el desierto más árido e irradiado del mundo y sus rayos ultravioletas son 2 veces más intensos que en un desierto de baja altitud
1-4 es el lugar más seco del planeta en algunas horas la humedad es cero
1-5 las temperaturas son muy cambiantes desciende a -10 grados centígrados bajo cero en una noche y al día siguiente puede estar en 56 grados centígrados. Principalmente en un lugar de este desierto llamado María Helena las características son semejantes al planeta Marte. Las temperaturas durante el día superan los 50 grados centígrados, la radiación solar es letal luego cualquier rastro de vida es buscar refugio no obstante las características tan extremas se encontraron bacterias que producen unas pigmentos color rojizo anaranjado que pueden ser carotenos. Estas características de resistencia se podrían adaptar a las plantas. La bacteria del género streptomyces fue un género de bacteria encontrado así como el alga dunaliella: esta alga unicelular fue descubierta en 2010 en una cueva del desierto. .

1-1-2-Mar Muerto: bacterias encontradas: género halobacterium características generales:
1-Está situado entre: Israel – Palestina - Jordania y es el lugar más bajo del mundo.
2-se le llama así al mar muerto porque allí no hay vida. 2-sus aguas saladas contienen 21 minerales de los cuales 12 son desconocidos.
3-la concentración de sus sales es de 280 gms/litro y en los mares es de unos 35 gms/litro, lo que equivale a decir que la concentración de sus sales son más o menos 8 veces mayor que la de los océanos.
4-tambien en este sitio se han encontrado microorganismos como hongos y bacterias que se han adaptado a las condiciones mencionadas de salinidad no obstante sus condiciones tan adversas.

Algunas de las especies son del género halobacterium tienen un color rojizo o púrpura

1-1-3-Region Antártida: área 14.200 km2 algunas especies encontradas: 3.931 especies características generales:

1- es el valle de los muertos se encuentra localizado en el polo sur. Parece no pertenecer a ningún gobierno.

2-los animales que posee son: ballenas, lobos marinos pero muy pobre en animales terrestres (en pingüinos emperador de 17 especies que existen la Antártida posee 6 especies)

3-la temperatura promedia es de -37 c

4-es la principal masa de la tierra cubierta de hielo con un 90% del hielo mundial y el 70% de agua dulce.

5--existe en la Antártida bajo su hielo un jardín llamado "jardín secreto" y está localizado a 800 metros de profundidad donde han encontrado 3.931 especies o grupo de especies que viven en absoluta oscuridad con temperaturas por debajo de 0 c

6-en 1905, cuando el capitán scott posó sus ojos sobre la Antártida, la llamó “el valle de los muertos”. Ahora con más de 100 años, los científicos han vuelto a la vida a antiquísimas bacterias recolectadas en dicho lugar. Llamarlas “antiquísimas” no es una exageración, ya que las bacterias tenían entre 100,000 años y 8 millones de años congeladas. La mayor parte de estas bacterias regresaron a la vida tras 7 días, aunque a las más antiguas les llevó mucho más tiempo (más de un año). Paul Falkowsky, biólogo de la universidad Rutgers, dice que el calentamiento global y el paulatino derretimiento de los polos liberarán a muchas de estas bacterias ancestrales, lo que podría provocar un cambio drástico en el ecosistema bacteriano de los mares como se mencionó inicialmente.

Vale la pena ponerle mucha atención a esta observación de Paul Falkowky

1-1-4-Region Ártico: area: 16.200 km2 algunas bacterias encontrada: planoccus halocryosphilus el ártico es el área alrededor del polo norte de la tierra incluye partes de: Rusia, Estados Unidos (Alaska), Canadá, Groenlandia, Islandia y otros. En esta región se encontró la bacteria planoccus halocryosphilus: vive allí a -15 c bajo cero que es la temperatura más baja conocida para un crecimiento bacteriano y dicha temperatura se asemeja a muchas zonas de marte (no se creía que una bacteria pudiese crecer en temperaturas bajo cero).se adapta a condiciones extremadamente frías y saladas.

1-2 en la electricidad y luz solar bacteria encontrada: Rhodopseudomonas palustri una investigación minuciosa, a cargo del equipo de Peter Girguis y arpita bose, de la universidad Harvard, en Cambridge, Massachusetts, estados unidos, ha demostrado que la bacteria rhodopseudomonas palustris puede utilizar la conductividad para extraer de manera natural los electrones de los minerales ubicados bajo capas de tierra o sedimentos, mientras permanece en la superficie, donde absorbe la luz del sol necesaria para producir energía.

1-3-en la electricidad: algunas bacterias encontradas: la shewanella y la geobacter en el mundo de las bacterias hay ejemplares capaces de vivir sin agua, sin aire o a temperaturas extremas que matarían cualquier otra forma de vida. Sin embargo, hay un tipo de bacterias únicas por su dieta. Son los únicos seres vivos conocidos que se alimentan de electrones en estado puro. Comen y respiran, literalmente, electricidad, y son más comunes de lo que parece. Hasta ahora se conocían dos especies de estas bacterias, la shewanella y la geobacter. “para atraerlas basta con clavar un electrodo en el suelo y esperar a que acudan”, comenta el biólogo Kenneth Nelson, de la universidad del sur de california, a new scientist. Las bacterias utilizan largos filamentos para “pescar” electrones sueltos sobre la superficie de minerales en el suelo o en el fondo marino.

1-4-en el hierro: algunas bacterias encontradas: Las zetaproteobacterias, estas comunidades quimio sintéticas únicas viven de los compuestos químicos en el fluido de las fumarolas, en vez de la luz solar utilizada por los organismos fotosintéticos. Este grupo especializado de bacterias oxidantes del hierro, las zetaproteobacterias, parecen estar restringidas a los entornos donde el hierro es abundante, lo que sugiere que están muy especializadas en utilizarlo como fuente de energía. Los autores del estudio han llegado a la conclusión de que estas bacterias desempeñan probablemente un importante papel en el ciclo del hierro en el océano profundo, y que son los miembros dominantes de comunidades establecidas en torno a fumarolas negras, ricas en azufre y frecuentes a lo largo de la dorsal del atlántico medio.

1-5- en cementerios nucleares: el equipo de Jonathan Lloyd, de la universidad de Manchester en el reino unido, ha descubierto bacterias extremófilas especializadas, que pueden vivir bajo las condiciones alcalinas que podemos esperar encontrar en los desechos radiactivos recubiertos con cemento. Los organismos no solo están adaptados de forma soberbia a vivir en desechos cálcicos altamente alcalinos, sino que pueden usar el ácido isosacarínico como fuente de alimento y energía bajo condiciones virtualmente idénticas a aquellas que se estima que existen dentro de los cementerios nucleares para desechos de nivel intermedio o en sus alrededores. Por ejemplo, cuando no hay oxígeno que ayude a estas bacterias a “respirar” y descomponer el ácido isosacarínico (un escenario probable en cámaras subterráneas de almacenamiento), estos simples microorganismos unicelulares son capaces de cambiar sus metabolismos para respirar usando otras sustancias en el agua, como nitrato o hierro. Los procesos biológicos fascinantes que utilizan para mantenerse con vida bajo condiciones tan extremas están siendo estudiados todavía por el equipo de la universidad de Manchester, así como los efectos de estabilización de estas modestas bacterias sobre los desechos radiactivos, y todo apunta a que esta línea de investigación será muy fructífera. 1-6-extraña bacteria en centros espaciales: bacteria encontrada: tersicoccus phoenicis las medidas de esterilización imperantes en esas salas de centros espaciales reducen de manera espectacular la cantidad total de microbios, una multitud entre la que sería difícil detectar una especie concreta de bacteria, quizá sumida además en una situación de desventaja frente a otras especies que la lleva a tener una población ínfima en condiciones ambientales normales. Sin embargo, después de la esterilización, la muchedumbre desaparece y resulta más fácil percatarse de las especies exóticas que perduran. Estas especies son además extremadamente resistentes, pues si siguen ahí es que han resistido condiciones durísimas tales como sequedad extrema, limpieza química, irradiación de rayos ultravioleta y carencia de nutrientes. La bacteria recién descrita, a la que se le ha dado el nombre de tersicoccus phoenicis, es tan diferente de las otras bacterias conocidas que ha sido catalogada no solo como una nueva especie, sino también como un nuevo género, el siguiente nivel de la clasificación de la diversidad de la vida. 2-b en minería: en extracción de minerales 2-1- en extracción del cobre. Durante la extracción de cobre de las minas es común que se genere mineral de baja ley, el cual posee un contenido muy reducido de dicho metal y uno muy elevado de azufre. Los métodos tradicionales químicos para liberarlo tienen un costo elevado y un impacto negativo en el medio ambiente; sin embargo, científicos mexicanos han identificado bacterias capaces de realizar esa labor, a las cuales se les está sometiendo a un proceso genético con el fin de optimizar sus funciones. El equipo científico responsable de tal hallazgo es el doctor Sergio casas flores, adscrito a la división de biología molecular del instituto potosino de investigación científica y tecnológica (ipicyt), quien comenta que el proyecto inició en el año 2009 y fuimos contactados por universidades así como por la minera grupo México con el fin de identificar las bacterias responsables de la lixiviación (consiste en rociar los microorganismos, literalmente, sobre el mineral de baja ley para que se instalen e inicien sus actividades metabólicas, es decir, utilicen el azufre como fuente de energía para liberar el cobre. O sea las encargadas de obtener el Cu puro. Las bacterias encontradas son endémicas (que afecta una zona o muy localizada en un lugar) y es amigable con el medio ambiente. Agrega que dicho método, probado con éxito en el laboratorio, es amigable con el medio ambiente y reduce los costos de producción de manera importante. “las bacterias realizan un proceso de óxido-reducción, lo que significa que mediante actividades enzimáticas ayudan al cobre a separarse de los minerales de baja ley 2-2-en minas de oro y ag: bacteria encontrada: thiobacillus ferrooxilans esta bacteria está presente en las minas pueden limpiar de mn lo extraído para lograr mayores cantidades de oro y más ingresos sin afectar el medio ambiente. El proyecto del itd denominado biolixiviación de manganeso fue reconocido con el premio en ciencia, tecnología e innovación 2014, por parte del estado de Durango, en el área de ingenierías, desarrollo industrial y tecnológico. El líder de la investigación biotecnológica, doctor Hiram Medrano Roldán, explica que cuando los mineros llegan a las fundidoras lo primero que les preguntan es cuánto arsénico y manganeso trae su material, pues al haber mayor presencia de estos elementos el costo disminuye “se hacen muestras para verificar y de acuerdo a la cantidad que se tenga será el precio de compra. Esto es porque el manganeso dificulta la recuperación de los metales, pues al entrar a fundición generan gases dañinos a la atmósfera, además de que deterioran las paredes del horno. Para rescatar la plata, la fundidora emplea cianuro el cual es muy contaminante. El doctor Medrano Roldán tiene amplia experiencia en biotecnología, lo cual le permitió localizar bacterias, que viven en las propias minas, que logran que el manganeso se transforme y se pueda diluir para eliminarlo. Añade el Dr. Medrano: “empleamos lo que denomino psicología bacteriana, pues establecemos un diálogo con los microorganismos a los que pedimos nos ayuden a eliminar el manganeso, pues no podemos lograrlo ni por calor, ni por química, ni por mecánica. Pero los las bacterias nos piden que les demos las condiciones de temperatura, oxígeno, de acidez, más sulfato de fierro y otras necesidades más , que por supuesto se las suministramos y de esa manera logramos el objetivo. 3-c alimentándose de: 3-1-alimentadose de: plástico algunas bacterias encontradas: pseudomonas putida y alicycliphilus. El estudio de la degradación de compuestos de plástico por parte de microorganismos es relativamente moderno. En pocos años aparecen nuevas evidencias de especies capaces de utilizar el plástico como fuente de carbono.. Estas bacterias (pseudomonas putida) ya habían demostrado ser capaces de nutrirse en sustratos muy poco convencionales. Sin embargo, otras especies son completamente nuevas y, muchas veces, descubiertas a raíz de su búsqueda en vertederos. Entre ellas encontramos las bacterias del género alicycliphilus bacterias del género alicycliphilus. Pero no todas los organismo capaces de atacar al plástico han estado anteriormente en contacto con este elemento en la actualidad se conocen diferentes tipos de enzimas, tanto bacterianos como fúngicos, que son capaces de atacar los enlaces de carbono de estos plásticos. En general se engloban en proteasas, ureasas y esterasas 3-2 alimentándose de poliuretano hongo encontrado: pestalotiopsis microspora la biodiversidad da sorpresas como ésta. Se ha encontrado en ecuador un hongo (pestalotiopsis microspora) que es capaz de alimentarse exclusivamente de poliuretano. El hongo es capaz de prosperar incluso en un ambiente anaeróbico (sin oxígeno) los investigadores han aislado la enzima utilizada por el hongo para degradar el poliuretano y podría ser utilizada para procesos de descontaminación o eliminación de este residuo. Este hongo fue descubierto en 2011 y fue hallado en la región amazónica de ecuador viviendo en los árboles y es muy posible que el metabolismo relacionado con el plástico sea el mismo que el hongo emplea en su habitad natural para aprovecharse de la resina de los árboles. 3-3-alimentandose de combustible de cohetes: algunos microorganismos encontrados: archaeoglobus fulgidus archaeoglobus fulgidus es un microbio que se encuentra en las profundidades marinas, ahí donde los volcanes del fondo de los océanos convierten el agua en vapor al instante. Y en estos sitios, a. Fulgidus consume no oxígeno (de hecho, es tóxico para él), sino perclorato, un componente del combustible para cohetes. Un artículo publicado el 5 de 2013 en la revista science da fe del hallazgo. La importancia de este radica en que la vida en los sitios extremos no sigue los patrones habituales a los que estamos acostumbrados. Un ejemplo del tipo de organismos que podrían hallarse en otros planetas, como marte. 3-4 alimentándose de fibra de algodón hongo encontrado: trichoderma reesei sabemos que el algodón tiene el 90%de celulosa y es el vegetal más puro en este compuesto por lo tanto es muy difícil su destrucción por humedad y otros medios más, pero se encontró que el hongo trichoderma reesei se comía esta fibra. Éste hongo se descubrió en el pacifico sur durante la segunda guerra mundial causando estragos pues se comía los uniformes y tiendas de lona de algodón de los militares estadounidenses en un comienzo se ignoraba cuál era su causa y al analizarla se encontró que era el hongo trichoderma de la especie reesei y se le puso este nombre en honor a su descubridor. En efecto este hongo produce 4 enzimas llamadas celulasas que tienen potentes propiedades catalíticas para degregar vegetales con alto contenido de celulosa 4-d en producción de insumos 4-1bacteria que produce plástico no contaminante bacteria encontrada: bacillus megaterium uyunis29 un bacilo fue la clave para crear plásticos no contaminantes. Una bacteria localizada en Bolivia podría ser clave en la fabricación de plásticos biodegradables y no tóxicos para el organismo humano. Investigadores de la universidad politécnica de Cataluña y la universidad técnica de Graz, Australia, hallaron un microrganismo capaz de producir grandes cantidades de un preciado polímero no contaminante. De acuerdo con BBC mundo, el bacilo, bautizado como bacillus megaterium uyuni s29, fue encontrado en uno de los llamados “ojos de agua” del salar de Uyuni, al sur de Bolivia. La bacteria demostró ser altamente productora, ya que es capaz de generar polímero de propiedades térmicas, útil para la fabricación de materiales de embalaje alimentario o bolsas para la basura. Hace tiempo que la ciencia investiga el uso de microorganismos para generar polímeros, compuestos químicos a partir de los cuales se pueden elaborar plásticos. Afortunadamente estos microorganismos permiten fabricar plásticos naturales, biodegradables y biocompatibles. De hecho, algunos de estos materiales ya se utilizan en la industria farmacéutica y cosmética. 4-2- bacteria que segregan:caco3(carbonato de calcio) al suelo bacteria encontrada: bacillus subtilis únicamente puede observase por microscopio electrónico y al ser aplicada al suelo se convierte en una maquina minúscula produciendo caco3 ensayos recientes realizados por la universidad nacional de Colombia encontró en las rocas calcáreas una bacteria(bacillus subtilis) que produce carbonato de calcio o cal y al ser aplicada al suelo mejora la aireación infiltración de agua y nutrientes reduce la presencia de aluminio que en elevada cantidad fija el fosforo y hace que muchos nutrientes no sean asimilados por la planta. La bacteria ha sido probada con éxito en cultivos de cacao incrementando su producción en un 500% en suelos que antes estaban sembradas de coca y en suelos degradados por minería. Esta bacteria también se ha ensayado experimentalmente en cultivos de flores, cebolla y arroz con excelentes resultados. Hasta el presente no poseo otros datos importantes sobre estos ensayos los cuales constituyen indudablemente un aporto muy importante a la agricultura. 5-e organismos extremofilos: se conocen como organismos extremófilos, por las condiciones límite en las que pueden crecer y reproducirse con normalidad. Son ejemplos perfectos de cómo la vida se adapta a las condiciones más severas del planeta. Falta de agua, radiactividad, ambientes salinos, entornos más corrosivos que el ácido sulfúrico, ausencia de luz, o de otros seres vivos para crear un ecosistema no son impedimentos para que estas formas de vida resistan y florezcan en algunos de los lugares más inhóspitos del planeta. A continuación describiré con 4 ejemplos algunas bacterias extremofilas: en orden descendente a su resistencia 5-1-bacteria: thermococcus-gammatolerans: el más resistente a la radiación esta bacteria es el organismo conocido más resistente a la radiación descubierta recientemente en una chimenea hidrotermal submarina a unos 2.ooometros de profundidad. Esta bacteria se desarrolla en temperaturas comprendidas entre los 55-95 c.su pH óptimo de desarrollo es de 6 si hay azufre se favorece su desarrollo.

5-2 deinococcus radiodurans: la forma de vida más resistente en la tierra esta bacteria resiste una radiación instantánea de hasta5000 gy (gray) sin apreciarse cambios, con dosis de hasta15000 gy únicamente se ven afectados un 37% de los individuos. Como comparación una cantidad de 10 gy es suficiente para matar a un ser humano fue descubierto en 1956 durante unas pruebas para esterilizar latas con altas dosis de radiación gamma. Murieron todos los seres vivos de la lata a excepción de esta especie. En la actualidad se utiliza en biorremediación, para la eliminación de disolventes y metales pesados en todo tipo de desechos radiactivos. 5-3 desulforudis audaxviator: se encuentra solo, sin oxígeno, sin luz y a 60ºc este microorganismo forma el único ecosistema de una sola especie en toda tierra. Toma todo lo que necesita de su entorno mineral. Donde habita no hay luz, ni oxígeno, ni otros seres vivos se alimenta de la desintegración radiactiva del uranio de las rocas que hay a su alrededor. De éstas obtiene hidrógeno y sulfatos. Otras materias primas que utiliza para sobrevivir son el agua presente en forma de humedad, el carbón mineral y el amoniaco. Se encontró en una nueva galería excavada en 2008 en una mina de Sudáfrica, a 2.900 metros bajo la superficie terrestre. Era el único ser vivo que conseguía vivir en esas co es una de las especies más investigadas por la ciencia en relación a la posible vida en otros planetas. La especie ha permanecido aislada del oxígeno y la luz del sol al menos durante tres millones de años sin problemas. Un organismo que podría sobrevivir bajo la superficie de otro planeta sin ayuda. 5-4 -aquifex: una bacteria que vive mejor a 85ºc este género de bacterias acuáticas es capaz de soportar temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua. El género aquifex se ha encontrado en aguas termales viviendo y reproduciéndose a 95 grados centígrados. El rango de temperaturas óptimas para su crecimiento está entre los 85 y 95 grados centígrados. Necesitan oxígeno para vivir, aunque en concentraciones menores a la mayoría de los seres vivos. Se pueden encontrar en las cercanías de volcanes submarinos o en fuentes hidrotermales.