Amantes del frío
Ciertas especies de bacterias toleran muy bajas temperaturas gracias a una gran variedad de estrategias. Un estudio reciente pasa revista a los mecanismos puestos en juego por esos microorganismos, cuyo conocimiento puede aplicarse a la conservación de alimentos y al desarrollo de cultivos en regiones frías. Asimismo, puede ser útil para promover el crecimiento vegetal y remediar suelos contaminados en áreas gélidas.
Imagen de microscopía electrónica de la bacteria Pseudomonas extremaustralis (coloreado artificialmente).
Una buena parte de la superficie terrestre experimenta temperaturas medias por debajo de los 5º centígrados. Y son pocos los organismos que habitan esas regiones. Sin embargo, existen bacterias capaces de tolerar el clima frío. Se las conoce como psicrófilas (palabra que en griego significa ‘amantes del frío’).
Uno de esos microorganismos es Pseudomonas extremaustralis, que fue aislada en la Antártida y es objeto de atención por su capacidad de fabricar bioplásticos, lo cual le permite soportar el frío. Pero son muchas las especies que se han adaptado para vivir en climas gélidos, y es importante conocer las distintas estrategias que ponen en juego.
“Sabemos que P. extremaustralis, a la que estudiamos desde hace muchos años, ajusta su metabolismo para tolerar el frío, pero ahora quisimos ver si esas características se observan también en otras bacterias”, afirma Nancy López, profesora en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA e investigadora del CONICET.
López, junto con Paula Tribelli, también investigadora del CONICET en Exactas UBA, realizó una revisión de los estudios efectuados en diferentes especies de bacterias que habitan en regiones frías, y pudieron determinar los rasgos que tienen en común y también aquello que las diferencia. El trabajo se publicó en Life, revista de acceso abierto.
Nancy Lopez.
“Es sorprendente la diversidad de procesos metabólicos y de proteínas y compuestos que participan en la adaptación a las bajas temperaturas de las distintas especies bacterianas”, afirma López.
En general, en condiciones frías, las bacterias fabrican ciertos compuestos que protegen a la maquinaria celular para que pueda funcionar en temperaturas muy bajas.
Bioplásticos
Hace unos años, el grupo que encabeza López encontró que P. extremaustralis es capaz de producir bioplásticos, “polímeros que son relevantes para soportar bajas temperaturas, porque son una reserva de carbono y energía”, según explica.
Estudios recientes muestran que la síntesis de bioplásticos es un rasgo de diversas especies de bacterias que habitan regiones frías. Son polímeros de reserva, que se acumulan cuando en el entorno hay mucho carbono y poco nitrógeno o fósforo.
Si en el ambiente escasean los nutrientes, la bacteria no puede desarrollarse y multiplicarse, porque para ello necesita un balance de carbono, nitrógeno y fósforo. Entonces, “si hay exceso de carbono, lo acumula en los gránulos del bioplástico que fabrica, y le sirve como reserva de energía. Cuando aumentan los nutrientes, degrada el polímero para poder mantener las funciones celulares”, relata López.
Pero P. extremaustralis fabrica un tipo diferente de bioplástico: el polihidroxibutirato. “Se observó que la acumulación de este compuesto incrementa la supervivencia de las células de vida libre y también en los tapices bacterianos, o biopelículas, que desarrollan estas bacterias en condiciones frías, lo que sugiere que la capacidad de acumular este material podría ser una ventaja para colonizar nuevos nichos ecológicos”, subraya la investigadora. Y destaca que la importancia del polímero para la supervivencia de esta bacteria se evidenció al estudiar una especie mutante incapaz de producirlo, pues no pudo desarrollarse a 10º centígrados.
Otra estrategia de adaptación al frío es la modificación de la composición y la estructura de la envoltura que recubre a esas bacterias, y que les permite mantener su fluidez, evitando que se vuelva rígida como consecuencia de la baja temperatura.
Vivir en comunidad
En una comunidad hay diversas especies, y cada una posee sus propios mecanismos para enfrentar al frío. Por ejemplo, algunas obtienen energía a través de una vía metabólica (sucesión de reacciones químicas) más corta, es decir, con un número menor de pasos, con el fin de obtener energía en forma rápida.
Las células de todos los organismos aeróbicos obtienen energía mediante la respiración celular (ciclo de Krebs), un proceso mediante el cual se degradan los compuestos orgánicos para producir energía. Así, el oxígeno oxida materia orgánica (carbohidratos, grasas y proteínas), generando dióxido de carbono y energía química, mediante la producción de ATP (trifosfato de adenosina).
Dado que en regiones frías los nutrientes son escasos, las bacterias acortan sus vías metabólicas para obtener energía en forma más rápida.
El conocimiento de estos mecanismos de adaptación puede tener aplicaciones en la conservación de alimentos. Asimismo, frente a la posibilidad de ampliar las áreas cultivables, estas bacterias podrían funcionar como promotores de crecimiento vegetal en suelos fríos, o remediar áreas contaminadas. De hecho, muchas bacterias pueden facilitar la absorción de nutrientes como los fosfatos, o la fijación de nitrógeno.
“Pseudomonas extremaustralis nos da muchas sorpresas”, comenta López con entusiasmo. De hecho, José Ibarra, investigador del grupo liderado por López, pudo determinar que esta bacteria puede solubilizar el fósforo, favoreciendo su absorción por las plantas, y produce una auxina, hormona vegetal que puede regular el crecimiento.
Respuestas sobre el origen
Aún no se sabe con certeza si la vida se inició en un ambiente cálido o en un entorno muy frío. En tal sentido, estas bacterias amantes del frío podrían brindar respuestas a esos interrogantes no resueltos, mirando las adaptaciones y modificaciones en el metabolismo, que pueden haber servido en aquel ambiente primitivo. Además, podrían contribuir al estudio de la posibilidad de vida en otros planetas.
