Explorando el Universo a través de los Microbios: El Rol Crucial de los Extremófilos

by Victoria Bueno on 03/mar/21

De los suelos agrícolas a la colonización de Marte. ¿Estamos solos en el Universo? Esta es una de las preguntas que el roverance de la NASA espera responder tras aterrizar en Marte. Están buscando posibles signos de actividad microbiana antigua en el suelo. Sin embargo, para comprender mejor los mecanismos que podrían permitir la vida extraterrestre, los investigadores no sólo buscan fuera de la Tierra, sino también dentro.

No hay vida sin microbios, hace más de 4.000 millones de años fueron los pioneros que colonizaron un entorno inerte e increíblemente hostil. Hoy conocemos microbios adaptados a condiciones increíbles, los llamamos extremófilos. Los extremófilos son capaces de vivir hasta 100 grados centígrados, en lagos ácidos, en ambientes hipersalinos o bajo enormes dosis de radiación. Ejemplos notables son los de las bacterias del género Deinococcus y Thermococcus, que lograron sobrevivir casi 600 días expuestas a los rayos cósmicos y sin oxígeno.

No es ilógico pensar que podrían sobrevivir a los viajes galácticos fuera del Planeta Azul y transformar esos ambientes hostiles, produciendo las condiciones adecuadas para que otras especies prosperen. Podrían ser los precursores de la colonización humana de otros planetas y de la agricultura agro espacial, como lo fueron en la Tierra hace miles de millones de años.

Si hay algún candidato en la Tierra que pueda conquistar el espacio y otros planetas, esos serían los extremófilos. ¿Podría ser que las claves de la búsqueda de vida extraterrestre estén paradójicamente justo en nuestro planeta? Curiosamente, varias de estas criaturas microscópicas superpoderosas, o extremófilos, han sido detectadas por la startup de descubrimiento microbiano inteligente Biome Makers, gracias a la mayor base de datos del mundo de muestras agrícolas del suelo que poseen. Por ejemplo, el extraordinario género Deinococcus fue detectado por Biome Makers en cultivos de caña de azúcar de México.

Otro microbio especialmente resistente, la cianobacteria extremófila (las cianobacterias son bacterias fotosintéticas) Chroococcidiopsis, ha sido encontrado por Biome Makers gracias a un mapeo sistemático de los microbiomas del suelo en los viñedos del Viejo Oeste (California, Estados Unidos). Chroococcidiopsis puede prosperar en temperaturas extremas, radiación ionizante, alta salinidad y desecación. Gracias a su resistencia y a su capacidad de producir oxígeno mediante la fotosíntesis, los investigadores consideran que Chroococcidiopsis es un candidato ideal para soportar las condiciones de Marte.

En 2018, se aislaron bacterias de entornos extremos y se las sometió a las condiciones ambientales típicas de Marte. Este proyecto se denominó Mars Analogues for Space Exploration y descubrió algunas capacidades de supervivencia notables en las bacterias del género Buttiauxella, que también está representado en la base de datos Biome Makers.

Figura: Ubicación en México donde se detectó el Deinococcus por Biome Makers.

Debido a su idoneidad única para colonizar y sobrevivir en entornos extremos, los microbios fueron los primeros astronautas. Llevamos 50 años enviando microbios al espacio para ver cómo reaccionan a las condiciones extraterrestres, pero aún estamos en los albores de la astrobiología, con una enorme y apasionante cantidad de investigaciones por hacer.

En septiembre de 2019, la NASA llevó a cabo el experimento MARSBOx, en el que envió un globo científico con diferentes microbios (bacterias, mohos y levaduras) a la estratosfera. Las condiciones en la estratosfera de la Tierra son comparables a las de la superficie del Planeta Rojo. Las esporas del moho negro, Aspergillus niger, y las células de la bacteria Salinisphaera shabanensis regresaron vivas de su viaje a la estratosfera, donde sufrieron cambios drásticos de temperatura, desecación extrema y recibieron 1000 veces la dosis de radiación ultravioleta que causaría quemaduras en la piel humana. Aspergillus niger es detectado con bastante frecuencia en suelos agrícolas por Biome Makers, así como Salinisphaera, un género que puede tolerar altas concentraciones de sal.

¿Podrían los microbios alimentarnos también a nosotros? En los viajes espaciales, se puede tardar mucho tiempo en ir de un lugar a otro, y el espacio en la nave es limitado. Sería increíble si pudiéramos crear una forma autosuficiente e ilimitada de alimentar a los viajeros espaciales, y por supuesto, una vez más, los microbios están aquí para ayudar. Los microbios han formado parte de la dieta humana desde hace miles de años, y se han encontrado pruebas del uso de microbios fermentadores para producir cerveza desde el año 7.000 antes de Cristo.

Researchers at Penn State University have found an innovative way to transform human waste into food. The microbes were fed human waste, which they digested anaerobically (meaning, without the need for oxygen). Oxygen is a precious gas in space and the fact that the waste can be digested in its absence is another plus of this project. Bacterial digestion of the human waste produced methane, which could be used to feed different bacteria (Methylococcus capsulatus). Methylococcus capsulatus is currently used as animal feed and it could be a fairly complete food source for astronauts! Furthermore, bacterial digestion could not be the only source of methane as the Mars Curiosity rover found organic matter on Martian soil and methane in the Red Planet’s atmosphere.

Investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania han encontrado una forma innovadora de transformar los desechos humanos en alimento. Los microbios fueron alimentados con desechos humanos, que digirieron anaeróbicamente (es decir, sin necesidad de oxígeno). El oxígeno es un gas precioso en el espacio y el hecho de que los residuos puedan ser digeridos en su ausencia es otro punto a favor de este proyecto. La digestión bacteriana de los desechos humanos produjo metano, que pudo utilizarse para alimentar a diferentes bacterias (Methylococcus capsulatus). El Methylococcus capsulatus se utiliza actualmente como alimento para animales y podría ser una fuente de alimentación bastante completa para los astronautas. Además, la digestión bacteriana podría no ser la única fuente de metano, ya que el rover Mars Curiosity encontró materia orgánica en el suelo marciano y metano en la atmósfera del planeta rojo.

¿Y qué pasa con los materiales de construcción o fabricación en otros planetas? Será difícil suministrar a las futuras colonias alienígenas estos materiales desde la Tierra utilizando cohetes. Los microbios también pueden ser la respuesta a esto. Sabemos que hay bacterias que se alimentan de minerales y liberan metales, las llamamos bio-mineros. En 2019 se llevará a cabo un experimento llamado

BioRock se llevó a cabo para probar si los bio-mineros podían llevar a cabo su actividad en gravedades simuladas de otros planetas y una de las bacterias probadas pudo hacerlo. Encontrar microbios bio-mineros capaces de vivir fuera de la Tierra será realmente útil algún día, para traer elementos raros de otros planetas a la Tierra, y también para abastecer futuras colonias de metales de construcción.

Ahora, transportemos a un futuro en el que hemos viajado a otro planeta para construir la primera colonia humana. Hemos conseguido no enfermar en el viaje y no hemos contaminado nada al llegar. Estamos empezando a crear una atmósfera respirable en nuestra colonia-burbuja utilizando cianobacterias, estamos obteniendo metales para la construcción gracias a los bio-mineros y estamos transformando poco a poco la superficie del planeta en el suelo que acabará soportando la agricultura espacial. En esta colonia, mientras ponemos en marcha unas patatas, como en la película "El marciano", estaremos comiendo una deliciosa sustancia viscosa microbiana, y habremos conseguido por fin conquistar el espacio gracias al poder de los microbios.

Estamos a las puertas de grandes descubrimientos relacionados con la vida extraterrestre, y el motor que nos permitirá responder a nuestras preguntas será la investigación y el conocimiento de nuestros microbios. Gracias a un análisis exhaustivo de los microbios que viven en los suelos de todo el mundo, Biome Makers tiene la capacidad de ayudar en la búsqueda de las superbacterias más resistentes e incluso descubrir otras nuevas, que podrían utilizarse para la investigación de la microbiología extraterrestre.

Al tener ojos en los suelos de todo el mundo, Biome Makers puede acceder fácilmente a sus bases de datos para obtener información como la ubicación del microbio, las características del entorno físico-químico en el que habita y la comunidad microbiana a la que pertenece. La diversidad y riqueza de los microbios del suelo son bienes poco estudiados que debemos conocer y proteger. La investigación sobre los microbios del suelo es esencial para el progreso sostenible dentro y fuera del Planeta Azul.