Dirección General de Divulgación de la Ciencia, UNAM
Publicado en Milenio Diario, 26 de junio de 2013
Para quien no sea microbiólogo (como lo es un servidor), la frase de Stephen Jay Gould, “Según cualquier criterio razonable, las bacterias fueron desde un principio, son hoy y serán por siempre los más exitosos organismos sobre la Tierra” (Full house, 1996), puede sonar exagerada.Mucha gente cree, según el bien conocido mito, que los insectos son los seres vivos más abundantes en nuestro planeta. Pero no es así: son los procariontes –organismos unicelulares sin núcleo definido– los que constituyen el mayor porcentaje de biomasa en la Tierra: 500 mil millones de toneladas, según algunas estimaciones. (Y el dato de que hay 10 veces más células bacterianas en ese ecosistema que es el cuerpo humano que células de Homo sapiens viene sólo a confirmar el dato: vivimos en un mundo de bacterias.)
En los años 80 se descubrió, sorpresivamente, que existe una cantidad inusitada de bacterias viviendo en el subsuelo, a profundidades de hasta 5 kilómetros, en condiciones de alta temperatura y falta de luz: se calcula que podrían constituir el 50% de la biomasa total del planeta (aunque hacen falta muchos estudios para tener información clara). La geomicrobiología extendió así hacia abajo el alcance de lo que concebimos como biósfera.
Hoy el fenómeno se repite, pero en dirección contraria. Desde hace años los aerobiólogos han sabido que existe una población importante (aunque ni de lejos tan numerosa como la que hay en mares, tierra o el subsuelo) de bacterias en la atmósfera. Estas bacterias podrían estar involucradas en procesos importantes como reacciones bioquímicas (por ejemplo, utilizando compuestos de carbono presentes en la atmósfera para alimentarse), el control del clima (al servir como núcleos de condensación que pueden permitir la formación de nubes e influir en los patrones de lluvias) y la transmisión de enfermedades infecciosas a largas distancias.
Pero, a pesar de estudios hechos a nivel de suelo (ya desde los tiempos de Pasteur y Darwin), en las altas montañas o usando aviones (Charles Lindbergh y Amelia Eardhardt colaboraron en estudios para obtener muestras de aire), no se tenían datos confiables sobre las posibles poblaciones de bacterias en capas superiores.Por eso es importante el estudio pionero dado a conocer en febrero pasado en la revista PNAS, realizado por un equipo encabezado por Konstantinos Konstantinidis, del Instituto Tecnológico de Georgia, en Atlanta, Estados Unidos, en colaboración con la NASA. Usando un avión DC-8 que voló sobre mar y tierra antes, durante y después de los huracanes Karl y Earl, en agosto y septiembre de 2010, y filtrando el aire exterior, los investigadores obtuvieron partículas de la tropósfera (de 8 a 10 kilómetros de altura).
Usando métodos de análisis genómico, descubrieron que 20% de las partículas eran células, principalmente bacterias (y algunos hongos), de más de 300 tipos –de los cuales 17 parecían ser habitantes constantes de la tropósfera–, y que 60% de ellas eran viables (es decir, estaban vivas y podían reproducirse).
El estudio es preliminar: habrá que averiguar si las bacterias sólo son arrastradas a la atmósfera temporalmente o si viven e incluso se reproducen ahí (es decir, si la atmósfera es un verdadero hábitat); cómo se distribuyen geográficamente y qué posibles funciones cumplen. Quizá, con suerte, podríamos llegar a utilizarlas para combatir fenómenos como el calentamiento global, haciendo que transformen gases de invernadero en compuestos inocuos.
Por lo pronto, hoy sabemos que las bacterias están también ahí… como en todos lados.
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5 comentarios:
También se estima que aproximadamente la mitad del oxígeno producido por fotosíntesis proviene de microorganismos, la mayoría de ellos cianobacterias.
Empieza a haber un cambio de paradigma kuhniano en la microbiología, del enfoque forzosamente antropocéntrico con el que inició, centrándose en microorganismos causantes de enfermedades humanas o de animales domésticos, y la producción de alimentos y bebidas, hacia un enfoque más amplio, ecológico. Incluso me ha tocado leer ensayos donde atacan rabiosamente al término "procarionte", como antropocéntrico. Nuestras células tienen núcleo, así que dividimos a los seres vivos entre los que son como nosotros (eucariontes) y los que no tienen núcleo (procariontes), a pesar de saber que dos de las grandes divisiones de la vida, los dominios Bacteria y Archaea, entran en ese grupo, mientras que los eucariontes sólo somos un tercer dominio: Eukarya. Es decir, metemos en los procariontes a organismos que son tan distintos entre sí, desde el punto de vista bioquímico y molecular, como los humanos somos de la bacteria Escherichia coli que habita nuestro intestino grueso.
Además, desde tiempos de Pasteur y Koch, se acostumbraba descubrir nuevos microorganismos (es complicado, dada nuestra incapacidad de percibirlos directamente) en base a la posibilidad de cultivarlos en estado puro. Sin embargo, estudios moleculares de diversos ecosistemas, como suelo, agua de río o mar, el aparato digestivo de diversos animales, etc., han determinado que en cualquier ambiente donde obtengamos muestras, sólo el 5% o menos de las bacterias presentes serán cultivables por los métodos actuales, del 95% o más sólo sabremos de su existencia porque en dicho ambiente encontramos secuencias génicas que no corresponden a ninguno de los microorganismos cultivables. Con las arqueas es aún más complicado: a pesar de que ahora se les reconoce como uno de las tres grandes divisiones de la vida, es apenas desde los 80 que se admitió que son diferentes de las bacterias (otra vez, nuestra postura antropocéntrica nos hizo pensar que, si se ven iguales en el microscopio, deben ser iguales en todo, a pesar de que ahora sabemos que los mecanismos por los cuales funcionan son en muchos casos enormemente diferentes). Hasta la fecha se ha pensado, mediante el enfoque de los cultivos, que tienden a ser microorganismos poco comunes en la mayoría de los ambientes, excepto en algunos con condiciones extremas. Sin embargo, esto también ha sido por nuestra incapacidad para reproducirlas en cultivos puros, las técnicas moleculares están demostrando que en muchos casos son casi tan abundantes como las bacterias, y aun no tenemos una idea clara de sus funciones. Un aspecto curioso de las arqueas es que hasta la fecha no se ha dado un sólo caso de patógenos humanos de origen arqueano (en cambio las bacterias si por algo son famosas es por sus especies patógenas), si acaso un par de especies que se encuentran en el intestino humano y que se llegan a encontrar en infecciones oportunistas en las encías.
Además está este interesantísimo ensayo casi recién publicado:
Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Feb 26;110(9):3229-36
Animals in a bacterial world, a new imperative for the life sciences.
McFall-Ngai M, Hadfield MG, Bosch TC, Carey HV, Domazet-Lošo T, Douglas AE,
Dubilier N, Eberl G, Fukami T, Gilbert SF, Hentschel U, King N, Kjelleberg S,
Knoll AH, Kremer N, Mazmanian SK, Metcalf JL, Nealson K, Pierce NE, Rawls JF,
Reid A, Ruby EG, Rumpho M, Sanders JG, Tautz D, Wernegreen JJ.
Department of Medical Microbiology and Immunology, University of Wisconsin,
Madison, WI 53706, USA. mjmcfallngai@wisc.edu
In the last two decades, the widespread application of genetic and genomic
approaches has revealed a bacterial world astonishing in its ubiquity and
diversity. This review examines how a growing knowledge of the vast range of
animal-bacterial interactions, whether in shared ecosystems or intimate
symbioses, is fundamentally altering our understanding of animal biology.
Specifically, we highlight recent technological and intellectual advances that
have changed our thinking about five questions: how have bacteria facilitated the
origin and evolution of animals; how do animals and bacteria affect each other's
genomes; how does normal animal development depend on bacterial partners; how is
homeostasis maintained between animals and their symbionts; and how can
ecological approaches deepen our understanding of the multiple levels of
animal-bacterial interaction. As answers to these fundamental questions emerge,
all biologists will be challenged to broaden their appreciation of these
interactions and to include investigations of the relationships between and among
bacteria and their animal partners as we seek a better understanding of the
natural world.
Complicadas interacciones a todos niveles, y nosotros estamos bien adaptados a vivir en este océano de bacterias, mundo de bacterias, como dice Martin. Es la idea de "la guerra de los mundos", que mi hijo me dice que "que final tan chafa!".
A ver, seguro aquí me pueden ayudar con una idea que me ha dado vueltas en la cabeza por algún tiempo para escribir una historia corta. Es sobre viaje en el tiempo y la pregunta es si un viajero se traslada a digamos hace mil años, le puede pasar lo que a los alienígenas invasores de la guerra de los mundos? Que su sistema inmunológico no esté adaptado a los microorganismos de ese tiempo? En la historia, los viajeros se traen los microorganismos al presente y se arma un lío de proporciones mundiales... Es esto viable?
Francisco: sólo que tenga la mala suerte de que le toque enfrentarse con una enfermedad rara que no conozcamos en la actualidad y que por alguna extraña razón no haya perdurado como la mayoría de las plagas que han asolado a la humanidad a lo largo de la historia conocida. Hoy en día estamos expuestos a muchos más riesgos de contagio que en la antigüedad, por la movilidad de la gente en el mundo (¿viste "Contagio"? Es excelente). Lo que nos protege es el uso de vacunas y la higiene (recordemos el reciente caso de los muertos en Alemania por no lavar las verduras), y la disponibilidad de antibióticos. Sí existe una presión selectiva por parte de enfermedades infecciosas, que favorece la supervivencia de ciertas variantes genéticas, como se vio en el caso de la viruela, que en contacto con las poblaciones indígenas de América, fue mucho más grave que para los europeos, que llevaban siglos y quizás milenios enfrentándola. La viruela sería un buen candidato para tu historia, porque a raíz de su desaparición (¿Quién dice que la ciencia no es maravillosa? Y estamos a punto de hacer lo mismo con la polio) la gente ya no se vacuna contra ella.
Dos reflexiones:
Una, ¿no es lo mas temible una enfermedad que se propague por el aire? lo que nos dejo con posibilidades de resistir la AH1N1 fue que se contagiaba con las gotitas del estornudo y tocando superficies contaminadas, PERO NO POR EL AIRE. Mas les vale no querer manipular bacterias aereas (si las hubiera viviendo en el aire) no sea que algun tonto con pocas restricciones, modifique una bacteria que infecte siendo aerea.
Dos: bacterias en tierra, mar y aire? y siendo mas del 50% de la biomasa? pregunta: ¿ES VIABLE PONER EN LA MESA ESE CONCEPTO DE GAIA? es pregunta, no se sulfuren.
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