Miles de millones de años antes de la existencia de cualquier animal, planta u organismo complejo la Tierra estuvo dominada por microorganismos. Estos microorganismos lograron la capacidad de extraer energía de prácticamente cualquier reacción química que se produce en la Tierra: luz, agua, aire, metales, fuentes hidrotermales... además estos organismos poseen la capacidad de evolucionar de forma vertiginosa adaptándose a cualquier entorno terrestre. Estas cualidades han permitido a estos organismos colonizar cada palmo del planeta hasta el punto de que ninguna forma de vida compleja puede sobrevivir sin contar con ellos, de hecho, la mayoría solo puede sobrevivir formando una simbiosis con todo tipo de bacterias. En este artículo descubriremos varios ejemplos de animales increíbles que dependen totalmente de la actividad de estos microorganismos. ¡Bienvenidos al Universo invisible a nuestro alrededor!
MICROORGANISMOS: LOS DUEÑOS INVISIBLES DEL MUNDO
La Tierra tiene aproximadamente 4500 millones de años. Una cantidad tan inmensa de tiempo apenas es concebible por el cerebro humano así que comprimiremos todo ese tiempo en un solo año para tratar de hacernos una idea de la secuencia de acontecimientos. Desde el primer día de Enero hasta algún día de Marzo no existía ningún ser vivo en la Tierra, el primer organismo que podría considerarse vivo apareció en la Tierra en algún momento del mes de Marzo. Este primer ser vivo evolucionó para formar un inmenso número de microorganismos: virus, bacterias y arqueas. Estos microorganismos colonizaron el planeta expandiéndose por tierra, mar y aire de forma que hasta los más recónditos lugares del planeta está lleno de ellos. Los primeros organismos multicelulares que dieron lugar a los organismos más complejos no aparecieron hasta primeros de Octubre. En Noviembre las plantas invadieron la Tierra y los mares empezaron a albergar los primeros grupos zoológicos. Las flores y los mamíferos no aparecieron hasta primeros de Diciembre, los dinosaurios se extinguieron la noche del 26 de Diciembre y los seres humanos solo hemos existido durante los últimos 30 minutos de la noche del 31 de Diciembre (un tiempo casi despreciable en términos geológicos). El dato clave es el siguiente: desde Marzo hasta primeros de Octubre solo hubo microorganismos en el planeta lo que implica que estos han tenido una cantidad inimaginable de tiempo para dominar cada milímetro cúbico del mundo que habitamos. En este artículo veremos las sorprendentes consecuencias de este hecho examinando algunos de los organismos más extraños e impresionantes producto de la actividad de este "Universo invisible".
ORGANISMOS "INDESTRUCTIBLES"
En sedimentos oceánicos cálidos de todo el mundo podemos encontrar una especie de gusano (un platelminto) de aproximadamente 1 cm de largo denominado "paracatenula". Si cortamos a este gusano en dos partes ambas partes seguirán vivas y se regenerarán para dar lugar a dos gusanos totalmente independientes. Si lo cortamos en 4 partes, estas se convertirán en 4 gusanos... de esta forma podemos obtener 6, 8 o 10 gusanos al trocear el gusano original. ¿De donde obtiene este organismo una capacidad regeneradora tan impresionante? La clave está en que este gusano está prácticamente hecho de bacterias: las bacterias, que viven en simbiosis con el gusano están compactadas en compartimentos llamados trofosomas que pueden ocupar hasta el 90% del gusano. Estas bacterias generan gran cantidad de energía que permiten a las células del gusano regenerarse con rapidez para dar lugar a cientos o miles de gusanos individuales. Este ejemplo muestra como la mayoría de los organismos pluricelulares necesitan convivir con las bacterias para generar energía y poder sobrevivir.
LA BACTERIA "WOLBACHIA"
En este apartado conoceremos a uno de los organismos más increíbles y desconocidos del planeta. Además es probablemente el organismo más exitoso (en términos reproductivos) de la Tierra. Los biólogos Hertig y Wolbach hallaron en 1924 en el mosquito común una nueva especie de bacteria. En honor a su descubridor esta bacteria fue bautizada como "Wolbachia". En aquel momento sus descubridores no sospecharon de que acababan de descubrir uno de los organismos más extraños y "manipuladores" del planeta. Posteriormente, una serie de extraños acontecimientos que giraban en torno a esta bacteria dejaron claro a los científicos que no estaban frente a una bacteria común:
- El biólogo Stouthamer descubrió, al estudiar una especie de avispa, que los huevos de la especie en cuestión solo producían avispas hembras. Examinando los simbiontes bacterianos de esta avispa descubrió que la Wolbachia era una de las bacterias predominantes. Siguiendo una "corazonada" roció los huevos de esta especie de avispa con antibióticos y sucedió algo increíble: ¡ Los machos emperazaron a surgir de los huevos fecundados¡ Nuevos estudios confirmaron que era la Wolbachia la responsable de que no se generasen machos. Pero, ¿Como era esto posible?
- Posteriormente Thierry Rigaud descubrió en las cochinillas algo muy extraño: una especie de bacteria estaba transformando los machos en hembras interfiriendo en la producción de hormonas masculinas, esta bacteria era también ¡ la Wolbachia !
- Otro ejemplo no menos sorprendente fue encontrado por Greg Hurst en Fiyi y Samoa estudiando a la mariposa "media luna": una bacteria estaba matando los embriones masculinos de esta especie hasta el punto de que el número de hembras superaba al de machos en proporción de 100 a 1. De nuevo la bacteria era la Wolbachia. ¿Que estaba sucediendo? ¿Por que esta bacteria "odiaba" a los machos?
La explicación viene de la mano de la genética y la evolución: esta bacteria solo puede pasar a la siguiente generación a través de las hembras ya que los espermatozoides son demasiado pequeños para contenerlas. Esto ha producido que a lo largo de miles de millones de años esta bacteria haya desarrollado diferentes estrategias para combatir a los machos: los mata, los feminiza o los hace innecesarios al permitir la reproducción asexual de la especie.
Por si esto fuera poco este organismo tiene otra estrategia para reproducirse a ritmo vertiginoso y "dominar el mundo": cuando llega a una especie, manipula los espermatozoides para que solo puedan fecundar los huevos que contengan la bacteria Wolbachia, de esta forma los óvulos que posean la bacteria tienen una tremenda ventaja: se pueden reproducir con cualquier espermatozoide, mientras que los que no posean la bacteria solo pueden reproducirse con machos que no posean la bacteria. De esta forma, en poco tiempo, todos los individuos poseerán la bacteria.
Estas estrategias hace de este organismo el más exitoso del mundo: se estima que de los 7,8 millones de especies de animales actuales (la mayoría artrópodos) el 40% de ellas posee la Wolbachia. Wolbach falleció en 1954 y nunca supo que su nombre quedaría para siempre ligado a una de las mayores "pandemias" de la historia del planeta.
CIGARRAS
Durante bastante tiempo los científicos que estudiaban el ADN de ciertas especies de cigarras estuvieron muy confundidos: el ADN se componía de varios anillos en los que se encontraban dispersos los genes. Lo más extraño es que faltaban genes que son esenciales para la existencia de cualquier ser vivo. Estos genes son necesarios para fabricar ciertas vitaminas sin las cuales el insecto no puede sobrevivir. La respuesta a este enigma fue sorprendente: estas vitaminas eran fabricadas por bacterias que vivían en simbiosis con las células de la cigarra. Con el tiempo, el ADN de la cigarra y el de las bacterias simbióticas se ha fusionado hasta el punto de que unos no pueden vivir sin los otros. ¡La cigarra es en realidad una fusión entre ADN animal y ADN bacteriano! Lo más dramático de está fusión es que con el tiempo, la dispersión genética puede ser fatal para este animal: la falta de una sola especie de bacteria o gen conllevará la extinción de la especie.
LA "RIFTIA"
En las profundidades más oscuras de los océanos podemos encontrar uno de los organismos más extraños que existen. Cuando se descubrió la comunidad científica quedo totalmente impactada: el animal (una especie de gusano denominado "riftia" que vive en el interior de un tubo quitinoso blanco) no tenía boca, ni intestinos, ni ano ni prácticamente órganos internos. ¿Como demonios se alimentaba esa cosa? La perplejidad fue aún mayor cuando al diseccionar al animal se encontraron en su interior ¡cristales de azufre puro! ¿Que significaba todo esto?
La respuesta era sorprendente: el animal estaba repleto de bacterias que poseían una enzima capaz de procesar sulfuros como el sulfuro de hidrógeno abundante en los respiraderos submarinos. Estas bacterias permitían al gusano extraer energía de fuentes que no dependían del sol ¡ningún animal conocido podría hacer una cosa asi! Las bacterias aportaban al animal toda la energía que necesitaba por eso no tenía boca ni aparato digestivo.
TERMITAS
Las termitas son animales capaces de comer trozos de madera. La madera no es un alimento muy común entre los seres vivos ¿Como es posible que estos organismos sean capaces de metabolizar un nutriente tan indigesto? En 1889 un naturalista llamado Joseph Leidy se propuso averiguarlo. Al diseccionar una termita encontró algo que le dejó boquiabierto: de las entrañas de la termita muerta empezaron a salir miles de pequeñísimos seres como si fuera un edificio atestado de gente que acaba su jornada laboral. Primero pensó que estos organismos eran parásitos pero más tarde se descubrió que eran "protistas": organismos unicelulares. Estos organismos pueden constituir hasta la mitad el peso de la termita y contienen unas enzimas capaces de digerir la celulosa de la madera. Así se explica el extraño "superpoder" de las termitas.
Las denominadas "macrotermitas" hacen algo aun más extraño si cabe para digerir la madera: en el interior de sus enormes termiteros cultivan un hongo con "poderes extraordinarios": al alimentarlo con pequeñas virutas de madera triturada el hongo las convierte en un "compost" de componentes más pequeños que las termitas pueden digerir fácilmente. ¡Las termitas cultivan hongos en su beneficio como si fueran agricultores!
ARAÑA-ÁCARO
Aunque apenas podamos verlo (su tamaño es del orden del punto y aparte de la mitad del párrafo anterior) existe un diminuto arácnido rojo cuya actividad causa a la humanidad daños incalculables. Este animal destruye cultivos a una velocidad increíble alimentándose de más de 1100 especies de plantas: tomates, fresas, maíz, soja... nada se le resiste. Además es extraordinariamente resistente a los pesticidas. ¿Como hace este diminuto organismo para causar tantos estragos? Una vez más, el origen de su "superpoder" reside en su capacidad para usar enzimas que digieren todo tipo de compuestos químicos. La novedad de este organismo es que en lugar de usar bacterias, usa su propio ADN para fabricar las enzimas. Probablemente este organismo ha adquirido, a lo largo de millones de años el ADN de las bacterias incorporándolo a su propio ADN. El poder de este arácnido es tal que es capaz de resistir uno de los ácidos más letales que existen: el ácido cianhídrico (usado por los nazis en la II guerra mundial), algunas plantas lo usan para defenderse de sus agresores pero este arácnido es capaz de descomponerlo y convertirlo en un producto inofensivo ¡Ni Spider-Man es capaz de hacer algo así!
COCHINILLA DEL CÍTRICO
La cochinilla de los cítricos es un pequeño insecto que parece una mota de caspa y que succiona la savia de las plantas causando verdaderos estragos. Cuando los científicos analizaron su interior encontraron una especie de "muñeca rusa bacteriana": bacterias que vivían dentro de bacterias. ¿De donde salía esta extraña composición? Al analizar el ADN de este insecto encontraron que este organismo había perdido un grupo de 22 genes que se consideran esenciales para la vida. Pero entonces, ¿como podía sobrevivir este insecto? La respuesta es sorprendente: las bacterias alojadas en su interior hacen las funciones de los genes desaparecidos. Por ejemplo, un tipo de bacterias fabrica una sustancia denominada peptidoglicano que sirve para construir las paredes exteriores de una bacteria. Los animales no usan esta sustancia pero como la cochinilla ha perdido los genes que fabrican las "paredes" exteriores, debe confiar esta tarea a sus bacterias simbióticas. ¡La cochinillas de los cítricos es en realidad una fusión entre un animal y un enorme grupo de bacterias!
ANFIBIOS CAMINO A LA EXTINCIÓN
En este último apartado reflejaremos lo importante que puede ser para nuestro futuro el conocer el comportamiento de los microorganismos que viven con nosotros.
Los últimos años han sido fatídicos para los anfibios. Concretamente las ranas están desapareciendo a un ritmo nunca visto. Además del avance de las zonas urbanas y la contaminación el principal causante de esta tragedia es un hongo denominado Bd. Este hongo se adhiere a la piel de las ranas y las impide absorber elementos esenciales como el sodio y el potasio produciendo una especie de ataque cardíaco en estos anfibios. Pero lo peor de todo es que este hongo no solo afecta a las ranas: sapos, salamandras, tritones, cecílidos... se calcula que hasta un tercio de los anfibios del mundo están en peligro de extinción. El hongo fatídico ya ha extinguido decenas de especies de anfibios y puede acabar con poblaciones enteras en pocas semanas. Los científicos ya consideran este problema como la peor enfermedad infecciosa jamás registrada en los vertebrados y están haciendo lo posible para salvar a todos los anfibios del planeta.
Este terrible problema nos hace reflexionar sobre lo importante que es conocer el comportamiento de los microorganismos que conviven con nosotros: ¿Que sucedería si el hongo en vez de atacar a los anfibios atacara a los mamíferos? El pánico que surgiría en todas las poblaciones humanas sería indescriptible. Solo los científicos, con el conocimiento de la composición genética y química de las sustancias utilizadas por el hongo podrían salvarnos de un ataque como este.
La rana del árbol Rabb se extinguió en 2016
Conclusiones
Los virus y las bacterias han dominado el planeta Tierra desde muchísimo antes de la llegada de cualquier planta o animal. El surgimiento de los organismos complejos no hubiera sido posible si estos microorganismos no existieran, de hecho, nuestro ADN está repleto de vestigios genéticos bacterianos y los ribosomas que producen la energía de todas nuestras células son en realidad bacterias que se fusionaron para producir nuestras células modernas. Por todo esto, y a pesar de su mala fama, sin los microorganismos no existirían ni las plantas, ni los animales ni los seres humanos.
Fuentes: Yo contengo multitudes. Ed Yong.