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martes, 10 de mayo de 2011

¿Cuántas g's puede aguantar un ser vivo?


Crecimiento de P. denitrificans a 30 ºC en 1 g (A) o en 134.435 g's (B) (Fuente: Deguchi et al.)



Las bacterias acaban de ganar un nuevo record de resistencia. Son los únicos seres vivos que pueden, no sólo aguantar, sino vivir bajo la acción de una aceleración superior a 400.000 g’s. Es decir, 400.000 veces la fuerza de gravedad de la Tierra.

Para hacernos una idea de lo que eso significa. Un tiovivo de unos 5 metros de radio y girando a unas 15 revoluciones por minuto llega a las 1,26 g's. La mayor parte de los seres humanos pierden la consciencia cuando se les somete a 5 g’s. Los astronautas llegan a sufrir un acelerón de unas 9 g’s cuando son lanzados en un cohete. Si nos aplicaran una fuerza de 400.000 g’s quedaríamos convertidos en pulpa.

Pero al biólogo Shigeru Deguchi, de la agencia japonesa de Tecnología y Ciencia Marina y Terrestre le surgió la pregunta de qué ocurriría si a unas bacterias se las sometía a dichas fuerzas tan enormes. Para ello utilizó una ultracentrífuga: una maquina en la que se pueden simular dichos campos de fuerza mediante la fuerza centrífuga. Las centrífugas son uno de los aparatos estándar de cualquier laboratorio de Biología Molecular. Gracias a la fuerza centrífuga se pueden precipitar diversas macromoléculas, o incluso separarlas en base a su densidad.


John Stapp, un piloto de pruebas estadounidense, llegó a estar sometido a 46'2 g's. En estas imágenes se muestra un test donde sufrió 15 g's durante 0.6 segundos con un pico de 22 g's (Fuente: Wikipedia)


En nuestra experiencia cotidiana la centrífuga más famosa es la del tambor de la lavadora. La velocidad que alcanzan es de hasta 1200 revoluciones por minuto. Teniendo en cuenta un radio de 30 cm, la fuerza que ejerce es equivalente a unas 480 g’s. Para aquellos que estudian una carrera de Biología o similar, una centrífuga de tubos eppendorf (la que suele aparecer en los laboratorios de la serie CSI) alcanza hasta unas 18.000 g's.

Pues bien, una ultracentrífuga es algo parecido a nuestras lavadoras pero el rotor puede girar a velocidades que permiten alcanzar esas 400.000 g’s (incluso se alcanza el millón de g's). Así que el grupo de Shigeru Deguchi cogió unos cuantos cultivos bacterianos, entre ellos a nuestra amiga Escherichia coli, a la bacteria del suelo Paracoccus denitrificans, a Shewanella amazonensis, a Lactobacillus delbruecki y a la levadura Saccharomyces cereviseae, y las puso a girar en ese diabólico tiovivo.

Probablemente esperaban encontrar que algunas bacterias sobrevivieran al tratamiento, pero lo que han encontrado es incluso más sorprendente. Hay bacterias que no sólo sobreviven, sino que son capaces de crecer y reproducirse en esas condiciones. Es decir, no están en forma latente, sino que están vivas y activas. Al microscopio no parecen mostrar alteraciones de consideración.



Crecimiento de P. denitrificans en hiperaceleración. Las fotografías muestran el pellet (precipitado) de células bacterianas después de ser incubadas a 30º C y 403.627 × g. (A) 0 horas, (B) 6 horas, (C) 24 horas y (D) 48 horas. El diámetro del tubo es de 18 mm. (Fuente: Deguchi et al.)


La levadura S. cereviseae llegó a aguantar hasta las 52.000 g's, superando a la bactteria L. delbrueckii (hasta 44.000 g's). Pero las bacterias no tienen orgánulos y el contenido del citoplasma no parece verse muy alterado, o al menos no tanto como para dejar de funcionar. Las bacterias E. coli y S. amazonensis llegaron hasta las 77.000 g's. La campeona absoluta fue la bacteria P. denitrificans con 403.627 g's. Deguchi piensa que las bacterias aguantan más que los eucariotas debido a que la organización intracelular bacteriana es mucho más simple que la organización eucariota. Cuando una célula eucariota es sometida a unas fuerzas centrífugas tan elevadas, sus orgánulos internos como las mitocondrias o el núcleo comienzan a sedimentar.



(A) Curvas de crecimiento de P. denitrificans a distintas hiperaceleraciones. (B) Variación del tiempo de generación de diferentes microorganismos con respecto a la hiperaceleración a la que son sometidos. La única especie que soporta más de 100.000 g's es P. denitrificans. Cuanto más alto es el valor de grel, peor es el crecimiento del microorganismo (Fuente: Deguchi et al.)


¿Cuál es la importancia de este hallazgo? Bueno, los defensores de la panspermia se han puesto la mar de contentos ya que una de sus propuestas es que el impacto de un meteorito en la superficie de un planeta que contuviera vida podría expulsar rocas al espacio conteniendo microorganismos. En ese caso, esas rocas serían sometidas a fuerzas equivalentes a 300.000 g’s. Aunque aún les quedaría explicar cómo aguantarían el viaje interestelar y la entrada en la atmósfera. Sin embargo el hallazgo tiene otras implicaciones para la exobiología. Abre la posibilidad de que la vida pueda habitar planetas de gran tamaño como los gigantes gaseosos, Júpiter o Saturno. E incluso enanas marrones, ya que en esos cuerpos celestes no se supera el centenar de g’s y la temperatura es de unos 400 K (el límite teórico de temperatura de la vida es de 395 K). Aunque hay que señalar que en estos últimos casos habría que considerar otros aspectos físicos como la presión y la temperatura de los gases de la atmósfera.


Esta entrada participa en el XIX carnaval de la Física que organiza Scientia


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Deguchi S, Shimoshige H, Tsudome M, Mukai SA, Corkery RW, Ito S, & Horikoshi K (2011). Microbial growth at hyperaccelerations up to 403,627 x g. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America PMID: 21518884

2 comentarios:

Víctor C. Ariza dijo...

Muy curioso. Haciendo honor al título de su blog. Excelente la reseña de la panspermia.

Saludos, de alguien que se inicia en la divulgación cienfífica:
http://anteshuevoogallina.blogspot.com

Un saludo

Manuel Sánchez dijo...

Gracias.