Confinamiento bajo cero: cómo sobrevivir en el hielo durante millones de años

Luis Andrés Yarzábal Rodríguez, Universidad Católica de Cuenca (Ecuador)

Hace algunas semanas se divulgó una noticia fascinante según la cual un grupo de investigadores rusos había logrado la hazaña de revivir un microscópico ser vivo a partir de muestras de permafrost colectadas en la fría región de Siberia.

Se trata de un diminuto rotífero, que suele proliferar en ambientes acuáticos y se destaca por su capacidad para sobrevivir al congelamiento durante los crudos inviernos que caracterizan regiones ubicadas cerca de los polos. En ocasiones pueden sobrevivir durante varios años en estas condiciones. La diferencia, en este caso, es que se trataba de muestras de hielo de aproximadamente 24 000 años de antigüedad.

Sorpresas te da la vida

Pese a la incredulidad y la admiración que esta noticia causó a nivel mundial, está lejos de ser una primicia.

Unos cuantos años antes, en 2014, otro grupo de investigadores británicos había logrado regenerar un musgo que permaneció cubierto por un glaciar durante al menos 400 años. La regeneración en este caso se refería a la reactivación de la multiplicación celular en el laboratorio, luego de un largo período de “criobiosis”. Este término hace referencia a la inactividad celular en condiciones de suspensión casi total de las reacciones químicas que ocurren en el interior de las células, y que los biólogos llamamos metabolismo.

En ambos casos, la información se refería a la reactivación de organismos multicelulares, es decir, formados por muchas células perfectamente organizadas y sincronizadas para trabajar en conjunto.

Sorprendente, ¿verdad? Pero estos dos ejemplos distan mucho de ser los únicos y los más impresionantes de supervivencia por largos períodos en ambientes permanentemente congelados. De hecho, se ha logrado la reactivación, regeneración o incluso resurrección de organismos que han permanecido congelados durante cientos, miles e incluso millones de años en ambientes congelados. Veamos.

Criósfera y vida microbiana

La criósfera –porción de la Tierra en la que el agua está permanentemente congelada– contiene no solo gigantescas cantidades de agua dulce, sino un extraordinario y voluminoso tesoro biológico y genético atrapado en su interior.

Este Arca de Noé congelada, que ha surcado los mares del tiempo, fue descubierta a finales de los años 70 del siglo pasado por científicos rusos, e incluye innumerables microorganismos que han desaparecido de la superficie de nuestro planeta hace milenios. El estudio de sus genes y genomas ha permitido desarrollar nuevos productos biotecnológicos, útiles en áreas como la medicina, la agricultura, la alimentación y la cosmética.

Entre estos microbios congelados, capaces de soportar condiciones tan extremas durante decenas de miles de años, encontramos algunos nematodos del Pleistoceno (gusanos microscópicos, multicelulares), protozoos del Holoceno, bacterias de 20 000 años de antigüedad y, como era lógico suponer, virus, muchos virus. Un zoológico congelado pero vivo.

¿Cómo pueden estos organismos soportar tales condiciones sin morir? En otras palabras, ¿cómo se protegen y logran sobrevivir durante tanto tiempo?

Vida microscópica en el hielo: estrategias

Comencemos por aclarar lo siguiente: entre un organismo multicelular y otro unicelular hay muchas diferencias. Sin embargo, hay aspectos que son comunes a ambos. En su mayoría tienen que ver con la estructura, la composición y el funcionamiento de sus células individuales, de tal forma que lo que aprendemos estudiando a un organismo unicelular generalmente nos aporta pistas sobre lo que podría suceder en otro multicelular.

Por ejemplo: estudiando a las bacterias que proliferan en el hielo, hemos descubierto algunas de las estrategias que les permiten soportar largos períodos de congelamiento. Se sabe que modifican la composición de sus membranas para hacerlas más fluidas a bajas temperaturas, lo cual favorece el intercambio de sustancias con el ambiente exterior.

Por otro lado, producen compuestos que, o bien evitan la formación de cristales de hielo de gran tamaño (espadas microscópicas), o, por el contrario, favorecen la formación de diminutos cristales que no ponen en peligro la integridad celular. Muchos de estos microbios también son capaces de producir estructuras como las esporas, que son células que resisten todo tipo de agresiones ambientales.

Pero muchas de estas estrategias permiten a los microorganismos mucho más que sobrevivir en estas condiciones: les permiten multiplicarse activamente. La más impresionante de las adaptaciones al frío es la modificación de la estructura de las enzimas (proteínas encargadas de acelerar la velocidad a la que ocurren las reacciones químicas en el interior de la célula). Esto las hace más flexibles, para compensar la rigidez que impone el frío y mantenerlas activas a bajas temperaturas. Como decíamos, muchas de estas enzimas han sido incorporadas a productos como detergentes y fármacos activos en frío.

Bacterias: las campeonas de la supervivencia en ambientes congelados

Por sorprendente que nos pueda resultar el que se hayan descubierto microorganismos vivos en muestras de hielo de decenas de miles de años de antigüedad, hay más. El trofeo de supervivencia en ambientes congelados se lo llevan las bacterias.

En 2003, el grupo dirigido por Brent Christner logró resucitar bacterias a partir de bloques de hielo glaciar de 750 000 años de antigüedad. Pero estos resultados palidecen frente a la reactivación de bacterias en las muestras de hielo más antiguas jamás colectadas, a centenas de metros de profundidad, en el interior de la Antártida: 8 millones de años. Según los autores, se trata muy probablemente de una subestimación del tiempo durante el cual estos microrganismos podrían sobrevivir bajo tales condiciones.

Es posible que muchos de estos microorganismos no hayan permanecido inactivos durante todo este tiempo en su prisión de hielo. Con toda seguridad han estado confinados, aislados de la superficie terrestre y, por lo tanto, representan formas de vida que se creían extintas. De lo que no cabe ninguna duda es que son capaces de sobrevivir y multiplicarse en esas durísimas condiciones durante muchísimo tiempo. Así que la próxima vez que piense en congelar los alimentos para matar a las bacterias y los virus que éstos pudieran contener, vuelva a leer detenidamente esta información y opte por otro método.

Luis Andrés Yarzábal Rodríguez, Docente e Investigador en Microbiología Molecular y Biotecnología, Universidad Católica de Cuenca (Ecuador)

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.