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La vida oculta

Un espectacular viaje visual al mundo de los organismos más prolíficos de la Tierra.

LIFE AT THE EDGE OF SIGHT
A PHOTOGRAPHIC EXPLORATION OF THE MICROBIAL WORLD
Scott Chimileski y Roberto Kolter
Harvard University Press, 2017

De los casi 4000 millones de años de historia de la vida en el planeta, 3000 millones de ellos han estado dominados por los microorganismos. Estos diminutos seres fabrican fármacos, filtran aguas residuales y limpian la contaminación. Confieren al queso su sabor, su aroma al vino y su miga al pan. Life at the edge of sight es un álbum espléndido, una extraordinaria exploración visual de los habitantes de un mundo invisible que nos ofrece magníficas instantáneas de los organismos más prolíficos de la Tierra. En las rocas, el suelo, el aire, los estanques y los océanos, la vida está dominada por criaturas que los humanos no podemos observar. Los microorganismos medran por doquier, de los jardines a la cocina y en los entornos más extremos del planeta: bajo el hielo polar, en los respiraderos hidrotermales de los suelos oceánicos, en los manantiales ácidos. Y la investigación avanza.

En efecto, ha persistido irresuelta la cuestión de si los microorganismos recogidos en los entornos más áridos de la Tierra, que parecen medrar en condiciones tan extremas, se encuentran muertos o son vestigios moribundos de células viables depositadas fortuitamente por procesos atmosféricos. A partir de distintos tipos de pruebas, en marzo de 2018 se comprobó que hay comunidades microbianas indígenas y temporalmente activas incluso en los suelos hiperáridos del desierto chileno de Atacama. Siguiendo episodios rarísimos de precipitación en las zonas más secas del desierto, donde la lluvia se da con la cadencia de un episodio por década, los investigadores han detectado actividad biológica. Con esa investigación se extiende el abanico de entornos hiperáridos temporalmente habitables para la vida terrestre, que por extensión se aplica también a otros cuerpos planetarios, como Marte.

Usando técnicas de frontera, Scott Chimileski y Roberto Kolter ofrecen a los lectores un recorrido por las hazañas de los microorganismos, cuyo estudio ha arrojado luz sobre el origen de la vida en la Tierra y la posibilidad de vida en otros mundos, descerrajando mecanismos evolutivos y ayudando a explicar el funcionamiento de ecosistemas complejos. Un solo gramo de suelo rebosa miles de millones de ellos. Su diversidad genética es igualmente impresionante; de hecho, deja pequeña a la que contemplamos en los reinos vegetal y animal: existe mayor biodiversidad microbiana en una sola fronda de lenteja de agua flotante en un canal de Delft que la asociada a las plantas y animales de las pluviselvas tropicales. El mundo microbiano es el primigenio, siempre cambiante, enterrado en fósiles y movido por reacciones celulares que operan en fracciones de segundo. El resto de los organismos ha evolucionado en el seno de ese universo microbiano, produciendo unas simbiosis benéficas e intrincadas.

La disciplina de la microbiología tiene una historia relativamente corta. Hubo que esperar al siglo XVII para que el holandés Antonie van Leeuwenhoek abriera las puertas a un universo desconocido en el que medraban seres diminutos e inobservables a simple vista. Van Leeuwenhoek construyó cientos de microscopios. Algunos fueron acuáticos, para examinar las aguas de estanques y charcas locales. Fue el primero en ver bacterias, hematocitos, levaduras y espermatozoides. Una famosa ilustración, fechada el 17 de septiembre de 1683, nos muestra bacilos y cocos raspados de la placa de sus dientes. Los llamó «animálculos» [véase «Las primeras observaciones», por Brian J. Ford; Investigación y Ciencia, junio de 1998].

Dos siglos después, las bases de la vida microscópica quedaron al descubierto merced a los trabajos de tres pioneros de la disciplina: Louis Pasteur, Martinus Beijerinck y Serguéi Vinogradski. Pasteur desarrolló las técnicas de esterilización y determinó que la fermentación alcohólica implicada en la producción de vino se debía a la acción de la levadura de la cerveza. Beijerinck y Vinogradski descubrieron que los microorganismos desempeñaban un papel en el ciclo global del nitrógeno, desde el gas atmosférico inerte hasta sus formas nutricionales de amonio y nitrato. Los tres microbiólogos se percataron de que la actividad microbiana repercutía en el entorno y de que aquella recibía la influencia de este.

Resulta difícil sobrevalorar el peso de Robert Koch en la ciencia y la medicina del siglo XX. Ideó técnicas para obtener cultivos puros, donde solo había una especie microbiana. Ello le permitió demostrar que ciertas especies causaban ciertas enfermedades. Tras aislar el microorganismo a partir de animales enfermos y hacerlo crecer en un cultivo puro, reinfectó animales sanos y observó el desarrollo de la misma enfermedad. Koch dictó la ley de oro al definir un agente causal de una infección dada, una ley que ha resistido el paso del tiempo y que aportó una nueva forma de mirar a los microorganismos.

El advenimiento de la biología molecular en los años cincuenta del siglo pasado cambió de raíz la forma en que dibujamos el árbol de la vida. El dogma central dejaba de apoyarse en la morfología para fundarse en la genética: las secuencias de ADN se transcriben en secuencias de ARN, que se traducen en proteínas. Más tarde, Carl Woese y George Fox utilizaron la información genética para determinar las relaciones filogenéticas entre organismos.

Con un artículo publicado en 1977 y otro de Woese aparecido en 1990, su obra sobre los genes de ARN ribosómico reelaboró el árbol aceptado de la vida, el sistema de los cinco grandes reinos, en tres dominios principales: bacterias (microorganismos unicelulares que carecen de núcleo y de orgánulos diferenciados), arqueas (similares en apariencia y simplicidad a las bacterias, aunque con una organización molecular muy distinta), y eucariotas (todos los organismos cuyas células poseen un núcleo diferenciado; es decir, el resto) [véase «Archibacterias», por Carl Woese; Investigación y Ciencia, agosto de 1981]. La vida sobre la Tierra, mostraba el modelo de Woese, es predominantemente microbiana. De hecho, la diversidad microbiana alcanza tal magnitud que los científicos encuentran dificultades para calcular su tamaño real. Algunas estimaciones sitúan el número de especies microbianas en el orden de los miles de millones, lo que excede el número de especies de organismos pluricelulares en varios órdenes de magnitud.

Hay una especie de arquea en el suelo oceánico que presenta muchos de los caracteres que cabría esperar de la célula hospedante que se fundió con una bacteria para convertirse en la primera eucariota. Las arqueas, como las bacterias gram-positivas, poseen solo una membrana. Pero la membrana de las arqueas consta de lípidos diferentes de los que componen la membrana bacteriana. La envoltura de las arqueas tiene también una red cristalina de proteínas. Las arqueas poseen su propio apéndice para nadar, que evolucionó de forma independiente del flagelo bacteriano.

Los microorganismos eucariotas pueden ser células de vida libre con compartimentos complejos o animales. Las células eucariotas, aunque mayores que las bacterianas y que las arqueas, son también imperceptibles sin auxilio del microscopio. Su información genética se organiza en cromosomas almacenados en un núcleo cerrado por una membrana. La energía celular se produce en las mitocondrias. Las proteínas y otros metabolitos celulares se distribuyen a lo largo de una red de discos membranosos y aplanados, incluido el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.

Nuestro mundo ha sido conformado por un mundo invisible. Los microorganismos intervienen en todos los ciclos importantes de los elementos y han desempeñado un papel definitivo en el desarrollo del planeta. Entre sus logros, son productores primarios fotosintetizadores que utilizan luz solar, agua y dióxido de carbono para formar la base de la cadena trófica y, junto con plantas, crear la fuente más extensa de biomasa. Las primeras formas de vida de nuestro planeta fueron enteramente microbianas. Si hay vida en otros planetas, incluirá a buen seguro a estos pequeños y fascinantes seres.

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