tLos ardígrados han pasado por mucho por el bien de la ciencia. Los científicos los han lanzado a espaciolos sumergí en subcongelación agua y disparo sacarlos de un arma.1-3 No son del todo indestructibles, pero están cerca.
Estos osos de agua blandos utilizan una estrategia llamada criptobiosis para sobrevivir a todo, desde temperaturas extremas hasta la desecación. Cuando se encuentran con condiciones difíciles, entran en un estado latente donde los procesos metabólicos se detienen y se acurrucan formando una bola llamada tun. Con este mecanismo de defensa, los tardígrados son una de las únicas especies capaces de vivir en los rincones más inhóspitos del planeta.
Si bien los científicos observaron que los tardígrados sobrevivían repetidamente a condiciones que deberían haber sido fatales, todavía no podían entender cómo los tardígrados sabían cuándo formar túneles y cómo esos túneles los mantenían con vida. Un nuevo estudio publicado en Más uno revela por primera vez cómo los tardígrados aprovechan las sustancias químicas para soportar entornos mortales.4 Sus resultados arrojan nueva luz sobre cómo las modificaciones químicas reversibles pueden activar y desactivar el estado defensivo de los microbios.
“Un error común cuando la gente piensa en los tardígrados es que son extremófilos”, dijo Derrick Kolling, químico de la Universidad Marshall y autor del estudio. “Ellos no están. Algunos pueden vivir en condiciones bastante adversas en comparación con otros animales, pero en realidad su fuerte es ser extremadamentetolerantes”.
La idea del estudio surgió cuando Kolling, interesado en el mundo químico de los microbios, decidió colocar tardígrados en una máquina que medía moléculas con electrones desapareados, como los óxidos. Para su sorpresa, los tardígrados parecían fabricar estas moléculas, especialmente cuando formaban tuns. Muchos factores estresantes comunes también pueden estimular la producción de óxidos similares en varios organismos, por lo que Kolling se preguntó si las moléculas oxidadas podrían desempeñar un papel en la formación de tun.
Para responder a esto, se asoció con Leslie Hicks, químico de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y coautor del estudio. Decidieron centrarse en una especie de tardígrado, Hypsibius ejemplaris. Los miembros del equipo permanecieron frente a los microscopios durante horas, extrayendo minuciosamente tardígrados de las algas en las que crecían. Luego sometieron a los tardígrados a una batería de condiciones extremas. Algunas condiciones fueron fatales, pero otras, como temperaturas bajo cero y altas presiones de agua, hicieron que los tardígrados formaran túneles y sobrevivieran a las terribles experiencias.
Los investigadores quedaron especialmente intrigados al ver que cuando sumergieron a los tardígrados en peróxido de hidrógeno para imitar el estrés químico, rápidamente formaron túneles. En particular, los óxidos parecían desencadenar la formación de tun modificando un aminoácido llamado cisteína en las proteínas de los tardígrados. Cuando los investigadores impidieron la oxidación de la cisteína utilizando otras sustancias químicas, los tardígrados ya no se acurrucaron en cubas, no sólo en respuesta al peróxido de hidrógeno, sino también cuando se congelaron o estuvieron en alta presión de agua, lo que sugiere que las señales oxidantes desempeñan un papel central en la protección de los tardígrados contra una variedad de factores estresantes.
La oxidación parecía ser un interruptor para la formación de tun, dijo Kolling. En ambientes estresantes, las cisteínas se oxidan y desencadenan el proceso de formación de tun. Cuando el ambiente volvió a la normalidad, las cisteínas oxidadas volvieron a sus estados iniciales y los tardígrados se desenrollaron de sus túneles.
“Es una demostración realmente clara de que estos residuos están implicados”, afirmó Kolling.
El hecho de que las defensas de los tardígrados pudieran ser activadas por sustancias químicas tóxicas (un proceso llamado quimiobiosis) no se había demostrado de manera convincente en los tardígrados antes, según Łukasz Kaczmarek, ecologista de la Universidad Adam Mickiewicz que no participó en este estudio. Kaczmarek cree que el nuevo estudio llena un vacío crucial en la comprensión de los científicos sobre la resiliencia de los tardígrados.
“Ahora sabemos que la quimiobiosis es una respuesta real de los tardígrados”, dijo Kaczmarek. Pero enfatizó que aún queda mucho por aprender sobre la criptobiosis en general. “No sabemos casi nada”, dijo. “Sabemos que en este proceso intervienen algunas moléculas, pero ¿cómo funcionan? No lo sabemos”.
Para empezar, Kaczmarek señaló que este estudio se centró en una especie de tardígrado y un conjunto limitado de factores estresantes; se preguntó si se podrían encontrar respuestas similares en otras especies de tardígrados o en respuesta a otros factores estresantes. El equipo de Kolling y Hicks se centró en esta especie de tardígrados porque es relativamente fácil trabajar con ella, pero también están interesados en estudiar el papel de la oxidación en la criptobiosis en muchas otras especies de tardígrados y otros organismos.
“Esta fue una investigación química de un sistema biológico, y creo que en este nicho hay mucho trabajo por hacer y preguntas importantes que responder”, dijo Kolling.
Referencias
- Jönsson KI, et al. Los tardígrados sobreviven a la exposición al espacio en la órbita terrestre baja. Curr Biol. 2008;18(17):R729-R731.
- Guidetti R, et al. Supervivencia de la congelación por tardígrados hidratados que habitan en hábitats terrestres y de agua dulce.. Zoología. 2011;114(2):123-8.
- Traspas A, Burchell MJ. Límites de supervivencia de los tardígrados en impactos de alta velocidad: implicaciones para la panspermia y la recolección de muestras de columnas emitidas por mundos de hielo. Astrobiología. 2021;21(7):845-852.
- Smythers AL, et al. La quimiobiosis revela que la formación de tun tardígrados depende de la oxidación reversible de la cisteína. Más uno. 2024;19(1):e0295062.