Arqueas
Alberto González Fairén |
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Las características
metabólicas de las arqueas han favorecido que este
grupo de seres vivos haya sido considerado siempre como
un modelo de estudio para la Astrobiología. Es un
grupo muy antiguo, y su distribución es ubicua. |
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asta el
siglo XX, la Biología consideraba que todos los seres vivos
se podían clasificar como plantas o animales. Desde los años
50 empezaron a surgir problemas con esta clasificación, pues
no incluía a los hongos, los protistas ni las bacterias. Como
consecuencia, en los 70 se estableció el sistema de los Cinco
Reinos, que separaba de un modo fundamental el dominio bacteria procariota
y los reinos eucariotas de plantas, animales, protistas y hongos.
Sin embargo, a finales de los años 70 el grupo de Carl Woese
descubrió que entre los procariotas se pueden distinguir dos
grupos completamente diferentes: las bacterias y lo que llamaron arqueobacterias.
Análisis posteriores han confirmado la separación fundamental
entre ambos grupos de procariotas en términos bioquímicos
y genéticos, lo que ha determinado que se redenominara al nuevo
reino como arqueas. De hecho, las arqueas están más
próximas a los eucariotas que a las bacterias, desde un punto
de vista genético. Por lo tanto, Woese propuso la división
de los seres vivos que hoy acepta la Biología: los dominios
Eucariota, Bacteria y Arquea (Figura 1). |
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Existen tres grupos fundamentales de arqueas: las halófilas,
que viven en entornos de salinidad extrema; las hipertermófilas,
que soportan temperaturas muy elevadas; y las metanógenas,
aquellas que fabrican metano como subproducto metabólico. Son
extremadamente abundantes en entornos que son hostiles para el resto
de las formas vivas, lo que ha hecho que sean sujeto de estudio preferente
para la Astrobiología. Durante algún tiempo, se pensó
que su hábitat estaba restringido a tales entornos extremos.
Sin embargo, análisis recientes de filogenia molecular llevados
a cabo por el grupo de Tullis Onstott, de la Universidad de Princeton,
han demostrado que la diversidad filogenética de las arqueas
es mucho mayor de lo que se había asumido previamente en base
a métodos de cultivo y aislamiento estándar. El grupo
de Onstott ha estudiado varios entornos extremos y no extremos, incluyendo
sedimentos y agua de océanos, costas y lagos, mares polares,
suelos agrícolas y forestales, aguas y rocas del subsuelo,
lagos alcalinos e hipersalinos y fuentes hidrotermales. De todos ellos,
los entornos más interesantes son la subsuperficie profunda
de los continentes y los fondos oceánicos, donde la biosfera
está ampliamente distribuida y donde posiblemente se encuentra
la mayor parte de la biomasa global. Sin embargo, descifrar la estructura,
la distribución y la función de las comunidades microbianas
que habitan tales entornos no es sencillo.
El grupo de Onstott analizó las comunidades biológicas
de las minas de oro de Witwatersrand, en Sudáfrica: son las
excavaciones más profundas del mundo, y permiten un estudio
directo de la subsuperficie. Están excavadas entre rocas sedimentarias
datadas en el Arcaico. Los investigadores recogieron muestras de diferentes
localizaciones a una profundidad media de 3 km. De las muestras se
extrajeron ácidos nucleicos, que se amplificaron y secuenciaron
para determinar la estructura de los microorganismos que habitaban
tales sedimentos. Sorprendentemente, se trataba en muchos casos de
arqueas, hasta tal punto que la población de arqueas presentaba
una enorme diversidad genética. Además, se identificaron
varios filotipos nuevos, y se estableció una relación
genética estrecha con las arqueas de los fondos submarinos.
De igual modo, el grupo de Karyn Rogers, de Woods Hole, ha discutido
el efecto de la temperatura y la geoquímica en las comunidades
de arqueas, ya que sus análisis confirman que, alrededor de
las fuentes hidrotermales, habitan más del doble de especies
de arqueas en zonas templadas que no superan los 60 ºC, que en
zonas extremas donde el agua alcanza los 95 ºC.
Si la distribución de las arqueas es tan ubicua hoy, ¿dónde
se puede establecer el origen de este grupo biológico? Parece
que las primeras formas vivas sobre nuestro mundo pudieron ser microorganismos
capaces de habitar en el entorno extremadamente variable de la Tierra
primitiva, y de ellos surgieron los tres linajes de seres vivos. Posiblemente,
las arqueas se pueden contar entre los primeros habitantes de nuestro
planeta. De hecho, el grupo de Todd Ventura, de la Universidad de
Chicago, ha descrito los que pueden ser los biomarcadores más
antiguos conocidos de arqueas en rocas datadas entre 2.710 y 2.650
millones de años, en otra mina de oro situada en Ontario, Canadá.
Los restos corresponden a una clase de lípido que sólo
se encuentra en la membrana celular de las arqueas. El descubrimiento
confirma la presencia de arqueas durante el Arcaico (Figura 2), lo
que sitúa a este grupo biológico en la raíz de
la evolución de los seres vivos. Es posible que compartieran
la Tierra arcaica con algunos grupos bacterianos, pero la presencia
de microfósiles de bacterias en rocas del Arcaico es un asunto
sujeto a interminable discusión (Figura 3). |
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Una última cuestión surge en el estudio
de las arqueas: la importancia determinante del papel ecológico
de las metanógenas en los ciclos geoquímicos globales
de la Tierra está bien analizada (Figura 4), del mismo modo
que sucede con las bacterias y con los eucariotas, y es imposible
imaginar cómo sería la Tierra si ellas no estuvieran
presentes. Sin embargo, ¿en qué serían diferentes
nuestro planeta y la biosfera terrestre si no existieran las halófilas
ni las hipertermófilas? O lo que es lo mismo, ¿qué
papel juegan estos grupos de seres vivos en la biosfera global de
la Tierra? |
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San Francisco (California), EEUU, 05 de Marzo de
2007. |
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