Estudiar entornos que son similares a Marte, y sus ecosistemas microbianos, podría ayudar a preparar a los biólogos para identificar rastros de vida en el espacio exterior.

En algunas de las zonas más remotas de nuestro planeta, Los científicos están examinando cómo la vida puede persistir en forma de microbios diminutos que habitan un nicho que sería fatal para la gran mayoría de organismos de la Tierra.

Viviendo de sustancias tóxicas como el arsénico, o en zonas libres de oxígeno, Estos resistentes microbios metabolizan los alimentos y los nutrientes de formas completamente diferentes a las de la mayoría de las plantas. animales y humanos. Algunos se mueven y metabolizan tan lentamente por ejemplo, que hasta hace poco los científicos ni siquiera los consideraban vivos.

Los entornos hostiles donde viven son similares a las condiciones que se encuentran en Marte y otros planetas, y al ampliar nuestra comprensión de cómo funcionan estas comunidades microbianas, Los geobiólogos espaciales estarán mejor equipados para identificar signos de vida extraterrestre.

La Dra. Amedea Perfumo, del Centro Alemán de Investigación de Geociencias GFZ, lidera el proyecto BIOFROST, financiado con fondos europeos. que está investigando cómo los organismos sobreviven en la biosfera profunda del permafrost de la Tierra, donde las temperaturas son bajo cero y hay falta de oxígeno.

“Estas condiciones anóxicas y heladas son extremadamente relevantes para la exploración espacial. Es un análogo de Marte ' ella dijo. "Se trata de encontrar cuáles son los límites para la vida en la Tierra en las condiciones más similares al espacio y ver si podemos tener una mejor interpretación de lo que podría resultar de una misión espacial".

BIOFROST se centró en la construcción de una denominada canalización analítica en filtro, donde la información sobre bacterias vivas, como cuántos hay de qué tipo, qué tan activos son y cómo interactúan entre sí se extraen del sedimento del permafrost y se recogen en un filtro especial recubierto de oro y platino.

'Estoy respaldado por algunas de las técnicas más avanzadas, que incluyen NanoSIMS y nano-espectroscopia, y yo espero, en particular, Proporcionar evidencia científica sobre el funcionamiento básico de una célula en condiciones tan extremas y cómo esto impacta en el funcionamiento del ecosistema del permafrost. dijo el Dr. Perfumo.

Adaptaciones

Los microorganismos del permafrost que está estudiando el Dr. Perfumo han desarrollado adaptaciones únicas para su congelación, zonas libres de oxígeno. Su metabolismo es tan lento por ejemplo, que solo recientemente la tecnología se ha vuelto lo suficientemente sofisticada como para detectar que los organismos están vivos.

La adaptación ecológica puede tener un costo, sin embargo. Debido a que han evolucionado para encajar perfectamente en su nicho, cualquier tipo de cambio de temperatura puede significar problemas para los organismos. En experimentos anteriores, El Dr. Perfumo descubrió que cuando la calefacción subía solo 5 grados Celsius, las bacterias murieron.

Esto muestra una tolerancia muy baja al cambio en las condiciones ambientales, a diferencia de muchos otros tipos de bacterias. Las diversas especies de bacterias que solemos encontrar a temperatura ambiente, por ejemplo, necesitan poder sobrevivir a las condiciones climáticas fluctuantes, Considerando que, por lo general, se garantiza que las bacterias del permafrost profundo vivirán de manera constante, aunque muy frio, temperaturas.

Arsénico

En lo alto de los lagos andinos de Argentina, Los investigadores están explorando otro organismo llamado extremófilo:las bacterias que sobreviven en altas concentraciones de arsénico. La Organización Mundial de la Salud recomienda que el agua potable no tenga más de 10 microgramos de arsénico por litro. pero estos lagos contienen cuatro o cinco órdenes de magnitud más.

De hecho, las condiciones imitan la vida en la Tierra prehistórica. 'Cuando estés allí, es como si estuvieras en la Tierra hace 3500 millones de años, 'dice la Dra. Maria Sancho-Tomas del Institut de Physique du Globe de Paris, Francia, quien lidera el proyecto ASLIFE para investigar la bacteria. 'Es asombroso. Si miras el paisaje es como Marte '.

En la Tierra prehistórica, Los organismos tuvieron que desarrollar estrategias para luchar o adaptarse al arsénico. Microbios como los que estudia el Dr. Sancho-Tomas usaron arsénico en sus sistemas metabólicos, convertir el mineral en energía, en un proceso no muy diferente de la forma en que los humanos descomponen los alimentos.

Los investigadores de ASLIFE están analizando núcleos de tierra perforando un agujero en el suelo y extrayendo un cilindro de material para llevarlo al laboratorio para su posterior análisis. Según el Dr. Sancho-Tomas, las partes del sedimento de los lagos que contienen arsénico se pueden ver claramente:son de color púrpura, ya que el arsénico interactúa con el azufre.

El equipo también está tomando raspados de estromatolitos, Antiguas estructuras orgánicas que pueden tener miles de millones de años y son creadas por microorganismos. Luego, las muestras se llevan a las instalaciones de sincrotrón en la planta de SOLEIL cerca de París, Francia, para ver más de cerca el funcionamiento interno de estos organismos.

La idea es establecer si ciertas variantes de arsénico, o isótopos, podrían usarse como biofirmas, indicadores químicos de que la vida es, o estaba, regalo. Si es así, Los científicos espaciales podrían buscar las mismas firmas en otros planetas e inferir que existía vida allí, incluso si los propios microorganismos siguen siendo esquivos.

En el proceso, los investigadores también están ideando nuevas formas de transportar y examinar estos microbios, muestras de las cuales pueden deteriorarse debido a factores como cambios de temperatura y presión. Los astrobiólogos podrán utilizar estos métodos para asegurarse de que cualquier muestra extraterrestre encontrada sea transportada de regreso a la Tierra ilesa.

Mas cerca de casa

Sin embargo, aprender más sobre los extremófilos también tiene aplicaciones prácticas más cercanas a casa. El Dr. Perfumo está trabajando en la adaptación de enzimas y moléculas con superficies resbaladizas, conocidos como biosurfactantes, de estas bacterias amantes del frío para reducir las temperaturas necesarias para muchas actividades comerciales e industriales, que será beneficioso para el medio ambiente.

La Dra. Sancho-Tomas y sus colegas están haciendo un mapa de alta resolución de la distribución de las bacterias amantes del arsénico en los Andes. Esta información podría luego usarse para determinar áreas contaminadas con arsénico en todo el mundo, por ejemplo en Vietnam e India.

Y lo que es más, las bacterias que están examinando podrían eventualmente usarse como biorremediadores, es decir, microorganismos naturales que eliminan los contaminantes ambientales de un sitio. Se necesitarán más análisis genéticos de las bacterias que consumen arsénico antes de que se puedan identificar las enzimas relevantes para esto.