Los tardígrados y su extraordinario metabolismo controlado
CIENCIA - UNAM.
Experimentos revelan por qué los tardígrados son expertos en resistir condiciones extremas.
Los tardígrados son animales microscópicos excepcionales que pueden vivir en condiciones muy extremas, como grandes cantidades de radiación, estados severos de desecación o de congelación.
Al ser extremotolerantes, son objeto de estudio en la investigación espacial, incluso fueron enviados a la Estación Espacial Internacional para entender cómo se adaptan y toleran situaciones tan adversas, lo cual podría proporcionar conocimientos valiosos para proteger a los astronautas en el espacio.
Estos animales, también conocidos coloquialmente como osos de agua, pertenecen al phylum Tardígrada, el cual se divide en tres clases: eutardígrados, heterotardígrada y mesotardígrada, las dos primeras son las más diversas, y de la tercera solamente hay un ejemplar.
Aunque todos dependen del agua para mantenerse activos, algunos viven en líquido dulce y otros en salado. También se les encuentra en ambientes terrestres, sobre todo viviendo en musgos y líquenes de donde obtienen agua para sobrevivir. La mayoría son transparentes, pueden verse blanquecinos o beige, además los hay de color verde, con tonalidades de anaranjado o rojizos.
Llegan a medir desde 30 micras hasta 1.5 mm. Tienen cuatro pares de patas y una pequeña boca con la que succionan el alimento, no lo muerden, pues no tienen dientes. Pueden comer tanto algas, el musgo o los líquenes donde habitan. Algunas diferencias físicas entre los acuáticos y los terrestres se observan en la forma de sus garras o en las características taxonómicas de su sistema bucofaríngeo.
“Hay una gran diversidad de formas de tardígrados, algunos son muy parecidos a otros y hay géneros en los que las especies no se diferencian mucho y necesitamos hacer estudios de tipo molecular para poder diferenciarlas”, explica la doctora Patricia Núñez Pérez, del Laboratorio de Astrobiología del Instituto de Astronomía de la UNAM, sede Ensenada.
Estos pequeños animales han desarrollado una habilidad especial: pueden reducir mucho o detener su metabolismo de manera temporal, lo cual se conoce como criptobiosis, mecanismo que les permite tolerar temperaturas extremadamente calientes o frías, ambientes de diferentes concentraciones de salinidad o falta de oxígeno.
“Todavía se están haciendo estudios para entender cómo es este proceso y saber qué ventajas nos puede traer para diferentes estudios fisiológicos que se hacen sobre los tardígrados”, comenta la doctora Núñez.
Existen distintos tipos de criptobiosis: la anhidrobiosis (extrema sequedad), anoxibiosis (falta de oxígeno), criobiosis (frío extremo) y osmobiosis (salinidad excesiva). La más común es la anhidrobiosis, durante la cual se evapora casi 90% del agua del tardígrado, y puede vivir en esta etapa muchos años y cuando vuelve a estar en contacto con el agua, se rehidrata y reactiva.
Un tardígrado en su forma libre de vida y dependiendo de la especie vive de uno a tres meses o hasta un año. Aunque si entra en criptobiosis puede estar en esta etapa muchos años, el mayor evento documentado -de entrar y salir de criptobiosis– ha sido de 30 años, después de los cuales se ha logrado reactivar al animal.
Tolerancia máxima.
Algunas especies son más extremófilas que otras, por ejemplo, el género Ramazzottius –uno de los más estudiados y resistentes– puede tolerar grandes cantidades de radiación.
En 2016, una investigación dirigida desde la Universidad de Tokio propuso que los tardígrados soportan algunos cambios extremos gracias a unas proteínas intrínsecamente desordenadas, conocidas como Dsup (damage suppressor protein) que tienen la capacidad de doblarse y desdoblarse, y al cambiar de forma protegen al ADN frente al daño producido por la radiación.
La importancia de esta investigación es que por primera vez se mencionaba a Dsup como una proteína que se unía a la cromatina y protegía al ADN de daños causados por la radiación. Esto lo estudiaron en la especie Ramazzottius varieornatus.
También se sabe que tardígrados del género Macrobiotus hufelandi puede tolerar bajas concentraciones de oxígeno. Algunas otras especies, como Bertolanius nebulosus y Richtersius coronifer soportan vivir en condiciones de frío extremo.
Especies descritas en Baja California.
Se calcula que en el mundo se han descrito 1,400 especies, y en nuestro país sólo más de 90: “realmente en México estamos aprendiendo apenas a conocer a los tardígrados”, puntualiza la investigadora.
En el Laboratorio de Astrobiología estudian la biodiversidad de las especies de tardígrados y sus condiciones ecológicas, por lo que han realizado diferentes investigaciones en San Pedro Mártir, en Cataviña y en la Laguna Hanson, sitios ubicados en Baja California, México.
Los registros de tardígrados que realizaron en San Pedro Mártir fueron los primeros que se hicieron de la zona a nivel nacional y les han permitido evaluar las condiciones de estas especies en la región.
La doctora Núñez precisa que al principio fue difícil hallarlos, sobre todo porque es más común encontrarlos en lugares donde hay mucha agua, como los bosques de coníferas, por lo que la mayoría de los estudios en tardígrados en México se habían realizado en este tipo de ecosistemas.
“Tenemos un relicto de coníferas en San Pedro Mártir, que es una de las zonas más altas de Baja California. Y fue ahí donde hicimos nuestras primeras colectas y encontramos una gran diversidad de tardígrados, entre ellos los Echiniscus, que tienen una cutícula muy gruesa, son muy llamativos porque tienen un caparazón muy grande, son de color marrón y tienen ciros, algo parecido a los pelos, que les ayuda a detectar a sus alrededores”.
En 2021 registraron dos especies nuevas a nivel nacional de Echiniscus (Echiniscus blumi y Echiniscus becki). Y en la misma región, también se ha reportado la presencia de tardígrados del género Ramazzottius; Milnesium y Macrobiotus. sp.
Atractivos para la astrobiología.
Para estudiar tardígrados, los miembros del Laboratorio de Astrobiología los recolectan en campo, ya sea en musgos o líquenes; los llevan al laboratorio, son analizados bajo el microscopio para buscar a estos diminutos animales. Una vez encontrados son extraídos para conocer sus características taxonómicas.
También hacen cultivos de diferentes especies de este animal, con el fin de realizar distintos experimentos como estudios fisiológicos, de DNA o de su comportamiento.
La doctora Núñez agrega que realizan experimentos principalmente con los géneros: Echiniscus, Ramazzottius y Paramacrobiotus, que pueden tolerar distintos niveles de radiación.
“Los estamos sometiendo a diferentes tipos de radiación para ver cuánto toleran y cuánto sobreviven. Y estas radiaciones las ponemos según el planeta que queramos investigar, nosotros estamos trabajando con Marte, es decir, ponemos a radiar los tardígrados como si pasaran un día en Marte y vemos cuáles son sus reacciones”.
Lo que han observado es que si ponen a los tardígrados en condiciones de criptobiosis pueden tolerar más cantidades de radiación, que si los colocan en vivo, lo cual va a depender de su propia protección contra la radiación.
Para este tipo de experimentos cuentan con una cámara de radiación ultravioleta. Fue adquirida en Alemania y es de las pocas que existen en México para radiar a los organismos. Realizan estudios con radiación UVA, UVB y UVC, y hacen combinaciones entre ellas.
“Podemos poner cuánto de radiación, qué intensidad y va a hacer diferentes variaciones. No todo el mundo tiene esa cámara, y hay veces que radian solamente con lámparas de luz ultravioleta y nosotros realmente estamos haciendo radiaciones fuertes”.
Misiones espaciales con tardígrados.
En el 2007, la Agencia Espacial Europea (ESA) mandó 3000 tardígrados al espacio en la misión Foton-M3, en lo que se conoció como proyecto TARDIS. Estos eran los primeros animales microscópicos que sobrevivían a la exposición en el espacio y lo que descubrieron es que “el vacío espacial, que implica deshidratación extrema y radiación cósmica, no era un problema para los osos de agua”, como lo reportó la ESA en un comunicado.
En 2011 se enviaron nuevamente tardígrados al espacio en la misión Endeavour, a través del proyecto TARDIKISS, sus objetivos fueron conocer más sobre el ciclo de vida de este animal y cómo reparan el daño en su ADN cuando se exponen a las tensiones que se viven en el espacio.
10 años después, en 2021, fueron enviados a la Estación Espacial Internacional a través de la misión SpaceX-22. En esa ocasión, el objetivo era identificar los genes que les daban a los tardígrados la capacidad de sobrevivir y adaptarse a entornos con alta radiación.
“Cada experimento nos ayuda a comprender mejor cómo los tardígrados sobreviven a condiciones extremas. Conocer los mecanismos que utilizan no solo amplía nuestro entendimiento de estos sorprendentes organismos, sino que también puede aportar información valiosa para la astrobiología, la exploración espacial y el desarrollo de nuevas estrategias para proteger materiales biológicos frente a ambientes extremos”.
Por: María Luisa Santillán.
Sitio Fuente: Ciencia UNAM