Trobem diferents tipus d’organismes extremòfils en quant
a que tenen necessitat d’una temperatura molt diferent d’aquella que estem
acostumats, es a dir organismes que viuen baix temperatures extremes, entre els
quals trobem aquells que s’adapten a temperatures tant extremadament altes com
extremadament baixes.
ADAPTACIONS A TEMPERATURES ELEVADES
Els éssers que suporten temperatures
extremadament diferents poden ser:
·
Mesòfils (10°C a 50°C):
en aquest rang estaríem parlant de normalitat. A aquest grup, per tant,
s’inclouen la majoria dels éssers vius i els bacteris patògens dels mamífers.
·
Termòfils (40°C a 70°C)
·
Hipertermòfils (60°C a 110°C):
Encara
que hi ha zones en la naturalesa en què es pot arribar fàcilment a aquestes altes
temperatures (sòls amb alta exposició al sol, piles d'abonament, etc), les
temperatures extremes solen estar associades a fenòmens volcànics. No és
difícil que un rierol calent arribi a 90 º C, una fumarola volcànica a 200 º C
o una fumarola hidrotermal del fons de l'oceà a 300 º C.
Per
aquesta i altres raons, el parc nacional de Yellowstone a Wyoming (USA) ha
estat des de fa bastants anys lloc predilecte de molts investigadors per
desenvolupar els seus treballs sobre els organismes termòfils. Allà, una surgència
calenta l'aigua surt a 90º C, es va refredant a mesura que corre, creant un
gradient de temperatura al llarg del qual creixen diferents espècies
d'organismes distribuïts en funció de la seva tolerància a les diferents
temperatures. Thermus aquaticus (figura 1) és un bacteri termòfil. Es tracta
d'un bacteri aerobi i heteròtrof que produeix una enzim la qual utilitzen als
laboratoris per diagnosticar malalties genètiques, ja que resisteix
temperatures elevades sense perdre la sua funcionalitat. Els científics
estudien, així, els bacteris termòfils i els seus components per poder trobar
noves aplicacions biotecnològiques que funcionen a temperatures elevades.
Fotomicrografia de Thermus aquaticus
Els
termòfils que viuen a unes temperatures al voltant dels 60ºC són coneguts des
de fa prou temps en canvi, els hipertermòfils es van descobrir fa
aproximadament 30 anys. Thomas D. Brock, de la Universitat de
Wisconsin-Madison, junt als seus companys, van descobrir en un estudi de la
vida microbiana a aquest parc aquests éssers Un d’ells va ser el
l’archaea (bacteri primitiu) Sulfolobus
acidocaldarius, el qual creix al voltant de 85ºC. Brock va defensar,
després dels seus estudis, que els bacteris poden funcionar a temperatures més
altes que les cèl·lules eucariotes.
Altres
treballs, incloses les investigacions que des de finals dels 1970 han realitzat
els científics en llocs més calents i en els ambients del voltant de les
obertures hidrotèrmiques del fons del mar, han prestat fort suport a aquestes
idees. Les obertures hidrotèrmiques són essencialment xemeneies rocoses
submarines naturals a través de les quals fa erupció el bullent fluid ric en
mineral amb 350ºC.
Les
enzims i altres proteïnes dels termòfils i dels hipertermòfils són molt més
estables que les dels organismes normals i funcionen perfectament a elevades
temperatures. Sembla que les diferències en les seqüències dels seus aminoàcids
no són massa grans, però algun petit canvi en aquests aconsegueix diferències
en els plegaments de les cadenes de proteïnes que són fonamentals en la
resistència a la calor. Els ribosomes i altres orgànuls encarregats de la
síntesis de proteïnes són molt més estables a altes temperatures, al igual que
la seva membrana citoplasmàtica, que en el cas dels termòfils, és rica en àcids
grassos saturats que les fan molt més funcionals i estables a la calor. En el
cas dels hipertermòfils, Archaea majoritàriament, les seves membranes no estan
formades per àcids grassos sinó per fitanoles.
Més de
50 espècies d’ hipertermòfils han sigut aïllats fins ara, per Karl O. Stetter i
els seus companys a la Universitat de Regensburg a Alemanya. El més resistent a
la calor d'aquests microbis, Pyrolobus
fumarii, creix a les parets de les fumaroles hidrotermals submarines (figura 2). Es reprodueix millor en un ambient d’ aproximadament 105ºC i es pot
multiplicar en temperatures de fins 113ºC. Curiosament, deixa de créixer a
temperatures per sota de 90ºC.
Fotografia al microscopi de
Pyrolobus fumarii.
Un altre
hipertermòfil que viu en xemeneies del fons del mar és l’archaea productor de
metà Methanopyrus spp (figura 3), està atraient ara molta atenció perquè està molt proper a l'arrel de
l'arbre de la vida, s'espera que l'anàlisi dels seus gens i la seva activitat
ajuden a aclarir com les cèl·lules més primerenques del món podien sobreviure.
Fotografia al microscopi de
Methanopyrus spp
Per un altra banda també els animals i les plantes han desenvolupat una gran diversitat d’adaptacions per a poder sobreviure a aquestes temperatures extremes. A més del problema de les temperatures, aquests éssers amb temperatures extremadament elevades, també s’enfronten a un problema de falta d’aigua. Alguns d’aquests reben el nom d’anhidrobiòtics; un dels casos més curiosos és la Selaginella lepidophylla (figura 4), habitant de zones desertes i seques. Aquesta particular planta pot perdre fins al 95% de la seva aigua sense patir cap dany, romanent en un estat de dessecació per períodes de fins a diversos anys, i el més impressionant de tot és que quan se la torna a hidratar el seu metabolisme es reactiva, els seus fulles que semblaven mortes es tornen verds i continua el seu cicle vital amb total normalitat.
Fotografies de la Selaginella lepidophylla, en estat
de dessecació i hidratada de nou.
En el món de les plantes destaquen també les adaptacions
dels cactus amb les seves tiges que acumulen aigua , i les seves fulles
convertides en espines. En el cas dels animals destaquen les següents
adaptacions a les temperatures elevades i a la sequera:
·
La presència d’orelles
grans en molts animals amb un gran nombre de vasos sanguinis que permet el
refredament de la sang.
·
L’evaporació de
l’aigua en forma de suor que dóna lloc a un efecte refrigerant.
·
La superfície
dels peus gran, la qual cosa els permet caminar i desplaçar-se per les sorres mòbils
del desert amb facilitat; com les enormes peülles dels antílops Addax adaptades per desplaçar-se sobre
la sorra.
·
Els coixins i
flocs de pèls en les potes de les llebres i jerbus que els aïllen de la calor
·
Escates al llarg dels dits per evitar
enfonsar-se en la fina i seca sorra del desert (fardatxos del desert)
·
Reserves
alimentàries en forma de greix , localitzades en determinades parts del seu cos
(gepes dels camells , dromedaris..)
ADAPTACIONS
A TEMPERATURES BAIXES
A més
dels éssers que es desenvolupen a temperatures extremadament altes, també en
trobem d’aquells que viuen en zones amb unes temperatures baixes extremes. Els
éssers que estan a unes temperatures baixes extremes s’anomenen psicròfils. Hem de tenir en compte que
el límit arriba als 0ºC ja que és la temperatura a la qual l’aigua es troba
congelada. No obstant això, l’aigua de la mar es congela amb una temperatura de
-2,5ºC per la presència de sals. Entre aquests extremòfils trobem per exemple
la Chlamydomonas nivalis que és un alga microscòpica que apareix freqüentment en
grans quantitats en zones de neu.
Els animals de climes amb
temperatures mínimes tenen diferents adaptacions:
•
Alguns com els
pingüins s’agrupen disminuint la pèrdua de calor i altres, com els rèptils
s’aïllen baix terra o en refugi.
•
Desenvolupen un
dens pelatge i acumulen una gran quantitat de greix per davall de la pell per
així aïllar-se del fred . Això és una adaptació típica dels óssos polars.
•
Construeixen
galeries a la neu quan no hi ha al terra. Aquest procés el duen a terme els
lemming(figura 5).
•
Migren en
èpoques molt fredes, com el ren i el caribú. Els insectes durant aquest temps
es mantenen en estat de larves aquàtiques, esperant la primavera per tornar de
nou a la vida terrestre. Moltes tortugues i gripaus també passen l'hivern sota
l'aigua, però han canviar la forma d' absorbir oxigen i per això, ho fan a
través de la pell .
•
S'exposen
durant el dia al sol perquè el seu cos puga absorbir tota la calor procedent
dels rajos solars. Aquest procés el duen a terme els rèptils.
•
La millor
característica per a poder viure a aquest clima es la de poder regular la
pròpia temperatura interna. Uns animals peculiars són els tardígrads (figura 6) anomenats comunament óssos d'aigua que habiten a l'aigua i tenen vuit
potes.
Tardígrad
mirat al microscopi. (http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/15790200/Organismos-Raros-y-Extremos.html)
La qualitat més fascinant d'aquests invertebrats és la criptobiosi típica de les situacions mediambientals extremes per poder suportar temperatures extremadament baixes. Es realitza mitjançant un procés de deshidratació en què poden passar de tenir l'habitual 85% d'aigua corporal a quedar-se amb només un 3% . En aquest estat el creixement , la reproducció i el metabolisme es redueixen o cessen temporalment i així poden passar centenars, potser milers d'anys.
Les plantes també posseeixen diferents adaptacions. Tenen
formes arrodonides i poca alçada. Així és més difícil que es puguen gelar.
·
Els arbres
anomenats de fulla caduca es queden sense les seves fulles durant els mesos
d'hivern, això evita la pèrdua d'energia.
·
Les plantes que
viuen en climes freds on neva abundantment a l'hivern estan adaptades per
suportar aquestes condicions. Un exemple són les coníferes (avets, xiprers ...)
, normalment tenen forma de piràmide perquè la neu rellisqui, a més tenen les
fulles molt petites i amb forma d’agulla. Aquestes quasi no contenen aigua
perquè no es congelin a causa del fred i aquest no trenqui les fulles. Una
altra de les seves adaptacions a aquest tipus de clima és tenir les branques
molt flexibles per evitar trencaments a causa del pes de la neu.
·
Altres plantes
com Edelweiss ( típica dels Pirineus
), tenen els pètals coberts de pèls i d'aquesta manera es protegeixen del fred (figura 7).
Flor de l’Edelweiss coberta de pèls. (http://rajyash.blogspot.com.es/2012/09/edelweiss-flowers.html)
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada