Microbios, amos de la evolución

Washington.- Para la miríada de microbios, la evolución a gran escala se había completado hace ya unos 2,500 millones de años, según un estudio que publica la revista Science.

"Aparentemente, la mayor parte de la evolución de los microbios ocurrió antes de que tengamos registro de ello, muy temprano en la penumbra de la prehistoria", dijo Roger Buick, paleontólogo y astrobiólogo de la Universidad de Washington.

Todos los organismos vivos conocidos necesitan nitrógeno, un componente básico de los aminoácidos y las proteínas. Pero para que ese nitrógeno, que está en la atmósfera, sustente la vida debe "fijarse" o convertirse a una forma con uso biológico.

Algunos microbios convierten el nitrógeno de la atmósfera en amoniaco que otros organismos pueden absorber fácilmente.

La investigación muestra que hace unos 2,500 millones de años evolucionaron algunos microbios que podrían llevar el proceso un paso más adelante, agregando oxígeno al amoniaco para la producción de nitrato, que también pueden usar los organismos vivos.

Eso fue el comienzo de lo que hoy se conoce como el ciclo aeróbico del nitrógeno, del que depende la vida en la Tierra.

Los microbios que lograron esa hazaña se encuentran en las ramas terminales de los dominios de bacteria y archaea en el llamado "árbol de la vida", y son los únicos microbios capaces de agregar oxígeno al amoniaco.

Los archaea son microbios unicelulares que, junto con las bacterias, constituyen una categoría de pequeños organismos cuyo material genético no se encuentra en un núcleo definido como el que se encuentra en las plantas o animales.

En el pasado los archaea se consideraban como un grupo raro de bacterias, pero dado que tienen una historia de evolución independiente y su bioquímica es muy diferente de la de otras formas de vida, ahora se les clasifica como un dominio diferente dentro del sistema creado por Carl Woese.

Dentro de ese sistema de clasificación, las tres ramas principales de descendencia evolutiva son Archaea, Eucariota y Bacteria.

El hecho de que se encuentren en esas ramas terminales, explicó Buick, indica que la evolución a gran escala de bacterias y archaea se completó hace unos 2,500 millones de años.

"Desde entonces han evolucionado innumerables especies de bacteria y archaea, pero las ramas mayores se han mantenido", indicó el científico.

Los investigadores examinaron materiales obtenidos de un hoyo perforado a 800 metros de profundidad en la región de Pilbara del noroeste de Australia.

De las muestras estudiaron específicamente una sección de esquisto de 90 a 200 metros de profundidad depositada hace 2,500 millones de años, y allí encontraron trazas de isótopos que señalan el proceso de denitrificación, esto es la separación de oxígeno del nitrato.

Si ocurría entonces la denitrificación es porque, obviamente, debe haber ocurrido primero la nitrificación, esto es la adición de oxígeno al amoniaco para formar nitrato, explicó Buick.

El hallazgo es la prueba sólida más temprana que se ha obtenido hasta ahora del comienzo del ciclo aeróbico del nitrógeno.

"Lo que ha ocurrido en este depósito de esquisto es un registro del comienzo del ciclo moderno del nitrógeno" y da pistas sobre cómo y cuándo la atmósfera de la Tierra se convirtió en rica en oxígeno, según Buick.
Originalmente se creía que las archaea era tan sólo otra forma de bacteria, pero las archaea son una forma de vida mucho más sencilla, mucho más sencilla que la de un organismo unicelular pero, a pesar de todo, contiene DNA, que es el código genético de vida. De no haberse encontrado en el fondo del mar o incrustado dentro de una roca, es posible que las archaea fueran similares a una alga verde azulada .

Es probable que las archaea sean la forma de vida más antigua, así como la más extraña. La mayoría viven en medios ambientes extremos. A estos se les conoce como extremofilas. Otras especies de archaeas no son extremófilas, y viven en temperaturas y niveles de salinidad ordinarios. ¡Algunas incluso viven en nuestros intestinos!.

¡A algunas especies extremofilas les encanta el calor!. Les gusta vivir en el agua hirviendo, como los géisers del parque de Yellowstone, dentro de volcanes. Les gusta tanto el calor que se les ha dado el apodo de "termófilas", que significa "amantes del calor", y probablemente se congelarían hasta morir si se encontraran a temperatura ambiente. A otro tipo de archaeas extremofilas le gusta vivir en medios ambientes muy, pero muy salados, conocidos como hipersalina. Estos son capaces de sobrevivir en lugares extremos en donde otros organismos no pueden. A estas archaeas amantes de la sal se les conoce como halófilas.

Para obtener energía, las archaea no necesitan de la luz solar, al igual que las plantas de la Tierra, y tampoco requieren de la presencia del oxígeno, como los animales. Para su alimentación, las archaea absorve CO2, N2, or H2S, los transforma químicamente, y como material de desecho expulsan gas metano y sulfuro. A continuación damos un ejemplo de una de estas relaciones. Nóte que no hay oxígeno libre. Esto pertenece a las fases secundarias de la fotosíntesis, usada por esta bacteria temprana.

Las arqueas (Archaea) son microorganismos unicelulares. Al igual que las bacterias, las arqueas carecen de núcleo y son por tanto procariontes. Sin embargo, las diferencias a nivel molecular entre arqueas y bacterias son tan fundamentales que se las clasifica en grupos distintos. De hecho, estas diferencias son mayores de las que hay, por ejemplo, entre una planta y un animal. Actualmente se considera que las arqueas están filogenéticamente más próximas a los eucariontes que a las bacterias.

Las arqueas fueron descubiertas originariamente en ambientes extremos, pero desde entonces se las ha hallado en todo tipo de hábitats y podrían contribuir hasta el 20% de la biomasa. Son particularmente comunes en los océanos y pueden ser uno de los más abundantes grupos de organismos en el planeta. Algunas especies son hipertermófilas y pueden sobrevivir y prosperar a temperaturas ligeramente superiores a los 100°C y se las encuentra en géiseres, fuentes hidrotermales y pozos de petróleo. Otras extremófilas se encuentran en agua hiper-salina, ácida o alcalina. Sin embargo, otras son mesófilas o psicrófilas y prosperan en ambientes tales como marismas, aguas residuales, agua de mar y el suelo. A las metanógenas se las puede encontrar en el tracto digestivo de animales tales como rumiantes, termitas y seres humanos. No se conocen patógenos para los seres humanos, aunque se ha propuesto alguna relación entre los metanógenos y los trastornos periodontales humanos.

Archaea constituye uno de los dominios en los que se dividen los seres vivos. Antiguamente se clasificaban como perteneciendo al reino Monera en la taxonomía tradicional de los cinco reinos. En 1990 se propuso considerarlos un dominio separado, según el sistema de tres dominios de Carl Woese.