Microorganismos fantásticos y dónde encontrarlos

Imagen de portada: Kelpie [Autores: D. Power y S. Craig. The art of fantastic beasts: the crimes of Grindelwald]

Entre los virus y la ballena azul –el mayor ser vivo que haya existido jamás-, la vida adquiere infinitas formas para dejarnos boquiabiertos. ¿Y qué es la vida? podría decirse que una manera de concentrar la energía y reorganizar la materia para interaccionar con el medio y perpetuarse a través de nuevas formas similares.

Dirigido por Darren Aronofoski y presentado por Will Smith (National Geographic, 2018).

En los últimos años se han realizado documentales magníficos sobre los seres vivos por tierra, mar y aire como BBC Earth (2015, 2016), The Blue Planet (2001, 2017) o One Strange Rock (2018), pero sólo en contadas ocasiones mencionan –e ilustran con imágenes– al fitoplancton y su importancia en la biosfera.

En One Strange Rock, por ejemplo, hemos podido ver diatomeas!!

Su presencia en programas divulgativos escasea porque lo microscópico es invisible para nosotros y lo que no vemos es casi como si no existiese.

Como dice mi cuñado: ¿y eso de las algas, a quién le importa?

Las microalgas (y los microorganismos en general) nos resultan tan ajenos como las partículas elementales de la materia y el fluido electromagnético (por si a alguien le interesa: electrones, quarks, gluones y fotones).

Muchos microorganismos, entre ellos las microalgas, escapan al concepto clásico de animal o vegetal. Son esenciales para el desarrollo y el mantenimiento de la vida tal y como la conocemos, pero difícilmente podemos imaginar su día a día o empatizar con ellos a través de un documental. Lo que sí consiguen es fascinarnos con la exuberancia de sus diseños y adaptaciones para colonizar todo tipo de ambientes.

Pues bien, para ilustrar la diversidad de sus formas y modos de vida he escogido 4 ejemplos de microorganismos incluyendo algunas microalgas, especializados para sobrevivir en condiciones insoportables para los otros tres.

(1/4) Polarella glacialis

  • Tamaño: 10-15 micras.
  • ¿Dónde encontrarla? en el hielo ártico y antártico.

Polarella glacialis. A-E (células vegetativas) F-I (quistes). Fuente: Montresor y col. (2003).

La describieron Montresor y col. (1999) en la ensenada McMurdo (Antártida). En concreto la aislaron de la salmuera en los canales del hielo superficial (a -2 ºC de temperatura).

Polarella forma blooms primaverales en el mar de Ross (Stoecker y col. 1997), aunque Montresor y col. la aislaron luego en el hemisferio norte en 2003, en el hielo ártico entre Canadá y Groenlandia.

Se trata de un dinoflagelado fotosintético perteneciente al selecto orden de los Suessiales.

Y digo selecto porque apenas se conocen 90 especies, entre ellas los dinoflagelados simbiontes de arrecifes tropicales como Symbiodinium, a los que recuerda Polarella.

Lo más llamativo de esta especie son sus quistes espinosos y su extraordinaria resistencia tanto al frío como a los cambios de salinidad: se han encontrado células vegetativas a temperaturas entre -1 y -7 ºC y salinidades desde 20 a 140 (la salinidad del océano suele oscilar entre 34 y 36).

(2/4) Hatena arenicola

  • Tamaño: 30-40 micras.
  • ¿Dónde encontrarla? en la arena de playas japonesas.

Arriba: Hatena arenicola con el endosimbionte verde (la flecha señala la mancha ocular). Abajo: fluorescencia roja (cloroplastos) y azul (en el centro el núcleo de Hatena y los puntitos son los núcleos endosimbiontes). Fuente: Okamoto & Inouye (2006).

Descubierta por Okamoto & Inouye (2006), su nombre genérico «Hatena» significa «enigmático» en japonés. Técnicamente no es una microalga sino un eucariota heterótrofo (katablefárido).

Sin embargo, muchas Hatenas poseen microalgas verdes endosimbiontes caracterizadas genéticamente como Nephroselmis (clorofícea) aunque en versión gigante: 10 veces mayores a las Nephroselmis de vida libre. Los endosimbiontes están parcialmente degradados y no pueden sobrevivir fuera del huésped.

Durante la división celular de Hatena sólo una de las hijas hereda al endosimbionte verde. La otra se vuelve incolora y recupera su aparato de alimentación para poder ingerir de nuevo otras microalgas.

La asociación de Hatena y Nephroselmis parece muy específica, no se ha conseguido cultivar en el laboratorio, y podría representar una fase inicial en la evolución hacia la integración de cloroplastos permanentes en Hatena.

(3/4) Ornithocercus, Histioneis y Amphisolenia

  • Tamaño: desde 30 a 150 micras (algunos hasta 800).
  • ¿Dónde encontrarlos? en mares tropicales y subtropicales.

A: Ornithocercus steinii. B: O. quadratus. C: O. magnificus. E: Histioneis carinata. F: Amphisolenia thrinax. Fuente: Tarangkoon y col. (2010).

Estos tres géneros de dinoflagelados fueron descritos en 1883 por el naturalista alemán Friedrich Ritter v. Stein.

Son seres de siluetas barrocas que incluyen unas 130 especies y su característica más especial es que cultivan su propia huerta (interior y exterior) de fitoplancton.

Al observarlos recuerdan a dinoflagelados de latitudes más frías que hubiesen exagerado sus formas hasta el límite, imagino que para favorecer su flotabilidad y acomodar a su huerta de vegetales !

Son heterótrofos y habitan aguas oligotróficas donde tienes que ser muy eficiente para capturar los escasos nutrientes disueltos o incluso obtenerlos de la atmósfera (como el nitrógeno).

En esas condiciones, cuanto más pequeño mejor y la evolución ha favorecido la asociación con campeonas de la fotosíntesis como las cianobacterias (Synechococcus y Synechocystis).

El cingulum rodeaba a la coraza en la cintura para envainar la espada y de paso proteger los testiculum del legionario. Fuente: historiayguerra.net

En Ornithocercus e Histioneis las cianobacterias son ectosimbiontes que ocupan la estructura en forma de corona en el cíngulo de su anfitrión.

El cíngulo es una ranura circular que divide en dos regiones a la célula y procede del latín cingulum (el cinturón que usaban los legionarios romanos).

Por su parte, en Amphisolenia los simbiontes viven en el interior de la célula. Su naturaleza es desconocida pero mediante microscopía electrónica parecen albergar un cóctel de eucariotas y procariotas, tal como sucede en otras Dinophysiales tropicales como Dinophysis miles.

(4/4) Methanopyrus kandleri

  • Tamaño: entre 2 y 14 micras.
  • ¿Dónde encontrarla? en fuentes hidrotermales submarinas.

Methanophyrus kandleri. Autor: JAMSTEC. Fuente: twitter (@microBIOblog)

Se trata de un microorganismo unicelular procariota, pero ojo!, no son bacterias sino arqueas!, el tercer dominio de los seres vivos junto a bacterias y eucariotas.

Para esterilizar el material de laboratorio utilizamos un autoclave que eleva la temperatura a 121 ºC durante 20 minutos, lo cual se considera más allá de lo soportable para cualquier forma de vida….

…a menos que te llames Methanopyrus fuego de metano«).

M. kandleri es el microorganismo más hipertermófilo que se conoce (Takai y col. 2008): capaz de sobrevivir entre 85-116 ºC a 4 atmósferas de presión, puede crecer a 122 ºC si lo mantenemos a 200 atmósferas y a 130 ºC durante dos horas!

Methanopyrus, es un metanógeno anaerobio que usa como fuentes de energía y carbono simplemente H2 y CO2, liberando CH4 y H2O como productos de desecho. Lo descubrieron Kurr y col. (1991) a partir de muestras recogidas en 1990 con el submarino Alvin en fuentes hidrotermales del Golfo de California (a 2000 m. de profundidad).

Almejas gigantes en las fuentes hidrotermales del rift de las Galápagos, fotografiadas desde el Alvin. Fuente: whoi.edu

Y fue precisamente un descenso del Alvin en 1977 cerca de las Galápagos el que descubrió las espléndidas comunidades que albergaban las fuentes hidrotermales.

Unas formas de vida inimaginables y basadas, no en la fotosíntesis, sino en la quimiosíntesis, que representaron uno de los mayores descubrimientos de la biología en el s.XX.

No sabemos a ciencia cierta dónde se originó la vida en la Tierra, pero las fuentes hidrotermales donde prosperan Methanopyrus y compañía siguen siendo firmes candidatos al título !

Referencias:

-Kurr M. y col. Methanopyrus kandleri, gen. and sp. nov. represents a novel group of hyperthermophilic methanogens, growing at 110 °C. Arch. Microbiol. 156:239-247 (1991).
-Montresor M. y col. Polarella glacialis gen. nov., sp. nov. (Dinophyceae): Suessiaceae are still alive! J. Phycol. 35:186–197 (1999).
-Montresor M. y col. Bipolar distribution of the cyst-forming dinoflagellate Polarella glacialis. Polar Biol. 26:186–194 (2003).
-Okamoto N. & Inouye I. Hatena arenicola gen. et sp. nov., a Katablepharid Undergoing Probable Plastid Acquisition. Protist 157:401—419 (2006).
-Stoecker D.K. y col. Excystment and growth of chrysophytes and dinoflagellates at low temperatures and high salinities in Antarctic seaice. J. Phycol. 33:585–595 (1997).
-Takai K. y col. Cell proliferation at 122°C and isotopically heavy CH4 production by a hyperthermophilic methanogen under high-pressure cultivation. PNAS 105:10949-10954 (2008).
-Tarangkoon W. y col. Spatial distribution of symbiont-bearing dinoflagellates in the Indian Ocean in relation to oceanographic regimes. Aquat. Microb. Ecol. 58:197–213 (2010).

 

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