RADIACTIVIDAD APROVECHADA (1)

Hoy en día, la polémica del uso de energía nuclear y los riesgos que derivan de él es un tema que se discute casi a diario. Como en todo, unos lo defienden y otros, lógicamente, se sitúan en contra. Pero, hay dos preguntas que poca gente se ha hecho. ¿Pueden los seres vivos aprovechar la energía de la radiación tras un desastre nuclear? y, ¿existen reactores nucleares naturales?

Vayamos por partes, e intentemos responder a la primera pregunta. En este caso, existen dos ejemplos muy claros de que sí, la vida tiene herramientas para responder a un desastre nuclear y utilizarlo en su beneficio, aunque sólo se dé en un reducido grupo de organismos.

El primero de estos seres hay que situarlo en el reactor de Chernobyl, donde después de 30 años, la vida vuelve a brotar entre niveles de radiación muy superiores a lo normal. Lo más sorprendente de esto no es la proliferación de plantas y animales que encuentran en Chernobyl un refugio donde no son molestados por la acción humana, sino la adaptación de algunas especies de hongos que aprovechan esta radiación para su propio beneficio.
Hablamos de un grupo de hongos de diversos filos que crecen en las paredes del reactor de la antigua central nuclear de Chernobyl. Estos son capaces de utilizar la radiación ionizante del ambiente como fuente de energía, y para ello cobra un papel muy importante la melanina, un pigmento de color negro que es vital para la supervivencia de estos seres (figura 1).
Se ha descubierto que la melanina protege a los hongos de la radiación (al igual que en la piel humana protege frente a los rayos ultravioletas). Pero esto no es lo más sorprendente, los hongos han desarrollado un metabolismo en el que la melanina actuaría como medio de captación de la energía radiante y posibilitaría su utilización en procesos metabólicos mediante transformaciones químicas que se basan en la transferencia de esta energía al NADH (molécula clave en la mayoría de procesos metabólicos).
Si lo pensamos, podría considerarse que estos hongos realizan una fotosíntesis "no luminosa", ya que la frecuencia de las ondas radiactivas es diferente a la de la luz visible que utilizan los organismos fotosintéticos. Hay algunas especies que incluso orientan su crecimiento hacia la fuente radiactiva, como harían las plantas con la luz solar.

Figura 1: Cladosporium sphaerospermum, hongo ascomiceto
 predominante en el reactor de Chernobyl, se puede
observar la coloración negra debido a la melanina.

Otro ejemplo lo encontramos en las arqueas, un grupo de organismos procariotas que constituyen el dominio menos estudiado y con más variedad metabólica de todos los seres vivos. Aparte de arqueas halófilas, termófilas o metanógenas (entre otras), recientemente (2012) se han encontrado dos especies que son capaces de vivir en uranio, siendo una de ellas capaz de utilizarlo como fuente de energía. Un estudio llevado a cabo en la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en EEUU, ha demostrado que Metallosphaera sedula (figura 2), una arquea que vive en un manantial de aguas termales en el monte Vesubio (Italia) es capaz de metabolizarlo y utilizarlo como fuente energética.

Fig.2: Metallosphaera sedula.

Así, con estos dos ejemplos, podemos ver una vez más la increíble adaptabilidad de los seres vivos a condiciones extremas o que normalmente serían sinónimo de ausencia de vida, ya no solo en el caso de las arqueas, que son conocidas precisamente por sobrevivir prácticamente en cualquier parte, sino también en hongos pluricelulares.











Bibliografía
http://noticiasdelaciencia.com/not/5493/arqueas_que_se_han_adaptado_a_usar_el_uranio_como_fuente_de_energia/
http://www.novaciencia.com/2008/03/03/un-hongo-encontrado-en-chernobyl-absorbe-las-radiaciones-perjudiciales/
http://www.acercaciencia.com/2014/07/11/hongos-radiotroficos-se-benefician-de-la-radioactividad/
https://www.google.es/search?q=Cladosporium+sphaerospermum&rlz=1C1ASUT_esES486ES486&espv=2&biw=1366&bih=643&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiJl5n699PKAhUHlxoKHe7mDK0Q_AUIBigB#tbm=isch&q=Metallosphaera+sedula&imgrc=DW4KmnM4dsQDCM%3A
https://en.wikipedia.org/wiki/Cladosporium
http://www.diversidadmicrobiana.com/index.php

¿QUÉ SON LAS PLANTAS CAM?

A menudo la naturaleza tiende a buscar nuevas maneras de adaptación, nunca existe una sola manera de hacer algo. Este es el caso de las crasuláceas o plantas CAM (Crassulacean Acid Metabolism), cuya manera de captar el CO2 es un tanto peculiar.

A diferencia que la mayoría de las plantas, estas absorben el dióxido de carbono por la noche para evitar las pérdidas de agua manteniendo los estomas cerrados durante el día. (En el resto de plantas no hay discriminación entre noche y día para este proceso)

El CO2 absorbido durante la noche es reducido y transformado por una serie de reacciones químicas en ácido málico (C4H6O5), que se almacena en las vacuolas de las células.

La planta realiza este proceso durante toda la noche hasta que llega la luz del día. Es entonces cuando el ácido málico almacenado se puede reconvertir en CO2 e incorporarse al Ciclo de Calvin en el estroma de los cloroplastos para la síntesis de compuestos orgánicos.

De este modo, la actividad fotosintética de la fase oscura de las plantas CAM se divide en dos:



De esto podemos deducir que las plantas CAM están adaptadas a ambientes áridos con variaciones importantes de temperatura entre el día y la noche. Algunos ejemplos de plantas CAM serían el aloe vera o la piña.

BREVE EXPLICACIÓN: MICORRIZAS

Hoy vamos a hablar de las micorrizas, una relación simbiótica muy común en la naturaleza. Se trata de la unión de las raíces de una planta con  un hongo, y se da en aproximadamente el 80% de las plantas vasculares.

esquema de una micorriza

Las micorrizas surgen, según los estudios de algunos micólogos (Taylor, 1994) como una adaptación de algunas plantas primitivas (algas carófitas) para pasar al medio terrestre. Así, las hifas de ciertos tipos de hongos se habrían adherido a las raíces incipientes de estas plantas primitivas facilitando la absorción de agua y nutrientes fuera del medio acuático.

carofito

Desde entonces se ha forjado una relación muy estrecha entre ambos organismos, ya que ambos salen muy beneficiados.
Por un lado,  los hongos tienen un medio adecuado donde reproducirse y sobre todo alimentarse sin preocupaciones.
Por otro lado, las plantas aumentan la capacidad y superficie de absorción de las raíces, llegando a zonas donde no podrían llegar por sí solas y absorbiendo más nutrientes y agua (o bien llegando a ellos cuando escasean). Además, la liberación de ciertos compuestos por parte del hongo protege a la planta del ataque de insectos y bacterias y de los cambios de temperatura en climas extremos.

Actualmente se sabe que las micorrizas son vitales para la supervivencia de la mayoría de las plantas vasculares, que reducirían enormemente su esperanza de vida si no fuera por esta simbiosis.

Un ejemplo de organismos que se benefician de las micorrizas serían los árboles del género Quercus, (encinas, robles, alcornoques...) y la familia de los Turberaceos, las famosas trufas que tanto valor alcanzan en el mercado.

trufa

¿QUÉ ES LA PANSPERMIA?

Cuando hablamos del origen de la vida, las teorías se reproducen sin cesar y de hecho, aún hoy no se sabe muy bien cómo empezó todo esto a lo que llamamos "vida". Es más, muchos no se ponen de acuerdo cuando hay que explicar qué es la vida, (véanse los virus).


Sin embargo existe una teoría, que sin ser mejor ni peor que otras, parece ser una de las más aceptadas. Se trata de la teoría de la panspermia. Y, ¿qué es esto de la panspermia?, pues bien, es como hemos dicho, una teoría que podría explicar el origen de la vida en la Tierra basándose en que esta proviene del espacio, es decir, que todos somos de alguna manera extraterrestres.


Podemos decir que hay dos ramas dentro de la panspermia: la hipótesis dirigida y la hipótesis molecular.


En el caso de la panspermia dirigida, su principal defensor fue Svante Arrhenius, conocido por sus importantes aportaciones a la química, ganándose un Premio Nobel de Química en 1903. Arrhenius defendía la existencia de formas de vida simples (bacterias o esporas) que vagan por el Universo a bordo de asteroides y son capaces de prosperar cuando encuentran las condiciones adecuadas.


Svante Arrhenius


Uno de los principales argumentos en contra de la panspermia es precisamente que estos organismos no podrían haber soportado la temperatura que alcanza un meteorito al atravesar la atmósfera terrestre, aunque la vida bacteriana sea de las más resistentes que se conocen. Se han revivido bacterias que estuvieron bajo el hielo ártico durante decenas de miles de años y bacterias llevadas a la Luna en 1967 se reanimaron al traerlas de vuelta tres años más tarde. Además, si un meteorito fuera lo suficientemente grande, la elevada temperatura que alcanzaría al entrar en la atmósfera no afectaría tanto a su núcleo.




Otro argumento a favor lo encontramos en el reino animal, al que pertenecen los tardígrados u osos de agua. Estos seres son quizá los más resistentes que se conocen, pudiendo aguantar presiones y temperaturas extremas, además de poder sobrevivir en el espacio exterior (se han encontrado tardígrados en la cubierta de sondas espaciales que mantenían la capacidad reproductiva).

Tardígrado u oso de agua
                                         




Sin embargo, existe también una teoría de la panspermia molecular, que sustituye los microorganismos de Arrhenius por algo quizá más fácil de encontrar que organismos vivos: biomoléculas complejas. Estas, al aterrizar en la Tierra a bordo de meteoritos u otros cuerpos, pudieron prosperar o quizá se mezclaran junto con la famosa sopa primitiva y habrían iniciado las reacciones químicas que se cree que dieron lugar a la vida.

De este modo también podemos deducir que la hipótesis de la panspermia es posible, aunque no necesaria para explicar el origen de la vida sobre la Tierra.

CORDYCEPS, UN HONGO INTERESANTE

Los hongos constituyen un reino normalmente menospreciado dentro de la biología, sin embargo alberga algunas de las especies más extrañas e interesantes que podemos encontrar. 

Cordyceps es un género de hongos ascomicetos del cual se han descrito unas 400 especies. Se trata de seres entomopatógenos, es decir, que infectan a insectos, además de otros artrópodos como por ejemplo, arácnidos. Utilizan un mecanismo por el cual se introducen en el cuerpo del animal y sustituyen el tejido del mismo por el suyo propio.

Lo fascinante de esto es el comportamiento que llegan a desarrollar algunas especies como Cordyceps Unilateralis  que pueden controlar los movimientos de insectos (en este caso hormigas) para llevarlas a puntos altos antes de liberar sus esporas, asegurándose así su expansión. (Ver vídeo).

El hongo infecta normalmente larvas o pupas, atraviesa su cutícula y empieza a sustituir tejido. Cuando se produce la muerte del animal a los 5 días de la infección aproximadamente, desarrolla una estructuras alargadas que salen del cuerpo del animal en cuyos extremos se forman ascos que contienen las esporas, que posteriormente son liberadas.

Existe incluso una especie presente en China y Tíbet, Cordyceps sinensis (en la imagen) que es muy venerada en como medicina tradicional. Y es que algunos de sus compuestos como la cordipceína, un derivado de la adenosina, presenta un efecto modulador inmunológico, vasodilatador y de reducción de lípidos. Otros compuestos, como los ácidos cordicépticos podrían estimular la circulación sanguínea cerebral, entre otros efectos. Sin embargo aún se desconocen las funciones de numerosos componentes del hongo.

Es por esto que el género  está siendo muy estudiado, ya que se cree que podría tener incluso propiedades anticancerígenas.