Incluso en los entornos más inhóspitos de la Tierra, la vida se ha apoderado.

Los extremófilos son los organismos más conocidos por soportar temperaturas extremas, pHs, salinidad, e incluso la inanición de nutrientes. Han desarrollado mecanismos especiales que les permiten sobrevivir en su entorno, pero llegar al fondo de esa capacidad de recuperación requiere un interrogatorio específico y metódico.

En el Parque Nacional de Yellowstone y sitios similares, Los extremófilos residen en ambientes como aguas termales ácidas o suelos ácidos térmicos. Aquí están expuestos a menudo de forma intermitente, a algunos de los pH naturales más bajos de la Tierra, y temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua. Para sobrevivir en estas condiciones rápidamente fluctuantes, los organismos se protegen con membranas complejas, compuesto de lípidos entrelazados vinculados a su columna vertebral con fuertes enlaces de éter, en lugar de los enlaces éster que se encuentran más comúnmente en eucariotas y bacterias.

En Sulfolobus acidocaldarius, un archaeon que vive en alta acidez, entornos de alta temperatura que son comunes en Yellowstone, Los lípidos de la membrana celular llamados glicerol dialquil glicerol tetraéter (GDGT) están vinculados a una molécula poco común similar al azúcar llamada calditol. Un grupo de científicos publicó recientemente hallazgos en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ), identificar cómo se produce el calditol en la célula y cómo, específicamente, es responsable de la tolerancia al ácido en estos organismos. El trabajo está ayudando a los científicos a comprender cómo evolucionó la vida para sobrevivir en entornos extremos.

Roger invoca, el profesor de Geobiología de Schlumberger en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS) y uno de los autores del estudio, acredita avances en biología molecular, bioinformática, y estrategias de eliminación de genes dirigidas para permitir este descubrimiento.

"La era de la genómica ha traído una gama de nuevas herramientas para avanzar en la investigación de biomarcadores de lípidos, "La citación dice. Paula Welander, un ex postdoctorado de EAPS en el Summons Lab y ahora profesor asistente en el Departamento de Ciencias del Sistema Terrestre en la Universidad de Stanford, dirigió el estudio que también fue realizado por Zhirui Zeng y Jeremy H. Wei en Stanford, y Xiao-lei Liu, profesor asistente de geoquímica orgánica en la Universidad de Oklahoma.

"Este estudio es un excelente ejemplo de cómo un enfoque interdisciplinario, incluyendo fisiólogos microbianos y geoquímicos orgánicos, puede abordar preguntas pendientes sobre biomarcadores de lípidos, "Dice Welander.

Para identificar el papel del calditol en las membranas de Sulfolobus acidocaldarius, los investigadores utilizaron herramientas en genómica comparada, deleción de genes, y análisis de lípidos para concentrarse en una proteína particular dentro de la clase de enzimas radicales S-andenosilmetionina (SAM) que se requieren para sintetizar calditol. Cuando buscaron qué codificaba esa proteína en los genomas de arqueas productores de calditol, encontraron solo unos pocos genes candidatos.

Para probar la importancia de la proteína para la tolerancia a los ácidos, los investigadores crearon mutantes, con los genes relacionados con la membrana eliminados, y analizaron sus lípidos. Al someter al mutante sin calditol a condiciones muy ácidas, los investigadores pudieron confirmar la verdadera función del componente calditol de la membrana. Solo los que ocurren naturalmente, Sulfolobus productor de calditol y la cepa mutante con el gen SAM radical restaurado, pudieron crecer después de una caída significativa en el pH.

"Si bien Welander y sus colegas han demostrado la presencia de genes de biosíntesis de lípidos SAM de radicales en bacterias, esta es la primera vez que uno ha sido identificado inequívocamente en arqueas, "Summons dice." El calditol ligado a los lípidos de la membrana en estos organismos confiere efectos protectores significativos ".

Welander agrega:"Los investigadores han planteado la hipótesis durante muchos años de que la producción de calditol proporcionaría este tipo de efecto protector, pero esto no se ha demostrado directamente. Aquí finalmente mostramos este enlace directamente ".

Aún más, El hecho de que una proteína SAM radical esté involucrada en la unión del calditol con las membranas podría ayudar a los científicos a comprender mejor la química y la evolución de los lípidos de la membrana en una amplia variedad de entornos en todo el planeta.

Summons dice que el resultado habla de "la posible presencia de una variedad de otras químicas radicales para modificar los lípidos de la membrana una vez que han sido sintetizados".

"Sucesivamente, esto podría ayudarnos a comprender mejor la biosíntesis de otros lípidos específicos de arqueas y ayudarnos a escribir la historia evolutiva de estas membranas sorprendentemente distintivas, " él dice.