Ilustración de Nature sobre el fraccionamiento del supercontinente Pangea hace 200 millones de años

Anaerobios endosporulados mostrando su preocupación ante la aparición de la fotosíntesis oxigénica
Audio en "el podcast del microbio"
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Los seres vivos son a las leyes de la Termodinámica lo que los abogados son a las leyes de la sociedad
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Ilustración de Nature sobre el fraccionamiento del supercontinente Pangea hace 200 millones de años
Anaerobios endosporulados mostrando su preocupación ante la aparición de la fotosíntesis oxigénica
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Ameba alimentandose
Estructura de la violaceina
Cultivo de Pseudoalteromonas
Momias precolombinas (fuente: El Mundo)
Helicobacter pylori
La cita clásica de la semana. El Test de Fluctuación.
Luria S. and Delbruck M. 1943. Mutations of bacteria from virus sensitivity to virus resistance. Genetics 8: 491.
La cita clásica de la semana está dedicada a los premios Nóbel Salvador Luria y Max Delbruck y es uno de los más famosos experimentos de la Biología. Luria y Delbruck se preguntaban sobre la naturaleza de las mutaciones. ¿Eran espontáneas? O por el contrario ¿ocurrían en respuesta a las condiciones ambientales? Este último punto de vista, común en algunos científicos actuales (p. ej. Cyril Hinshelwood), fue uno de los últimos vestigios del Lamarckismo en la biología evolutiva.
Desde la época de d'Herelle, se sabe que un cultivo de bacterias expuestas a la acción de un virus bacteriófago va perdidendo turbidez y clarificándose, como si todas las bacterias en dicho cultivo estuvieran muriendo (de hecho eso es lo que pasa). Sin embargo, algunas veces el cultivo vuelve a crecer y la turbidez reaparece. Se asumió que la bacteria adquiría una resistencia a la acción del fago y que era capaz de repoblar el cultivo. La pregunta era ¿cómo podía utilizarse dicho sistema para demostrar el papel del azar en las mutaciones?
Luria estuvo cavilando sobre el problema durante varios meses, intentando diseñar un experimento que demostrase si las mutaciones eran espontáneas o no. Entonces, en el transcurso de la celebración de un baile en la Universidad de Indiana, Luria tuvo su "momento eureka".
Figura 1: Resultados esperables en el caso de que la mutación fuera dirigida (caracter post-adaptativo) por un cambio ambiental, o si fuera espontánea (caracter pre-adaptativo). El cambio ambiental en el experimento de Luria y Delbruck consistía en la adición de un virus bacteriófago (línea de puntos). En rojo se indican las bacterias resistentes. En el caso de que la mutación fuera como una adaptación fisiológica (arriba) las medias y la varianza son muy parecidas. Si la mutación es al azar (abajo) las medias y varianzas son muy desiguales
Debajo se muestra la figura 2 del artículo original de Luria y Delbruck. En ella puede verse que el número de "plenos" (>9 resistant bacteria) es mayor que el esperado. Los experimentos de Luria y Delbruck demostraron inequivocamente que las mutaciones eran espontáneas y mostraron la importancia del papel del azar y de la historia de un ser vivo en la biología evolutiva clavando el último clavo en el ataud del lamarquismo (*).
Lenski ha tenido también una reciente discusión con los IDiots(***), y su tolerante respuesta puede encontrarse aquí.
Hasta aquí el comentario de John Dennehy. Algunas aclaraciones para los no expertos en Biología o aquellos estudiantes que aun no les hayan explicado el famoso experimento.
- Una página web de la Universidad Complutense bastante buena sobre la mutación.
- El experimento de Luria y Delbruck:
Luria tomó una colonia y con ella estableció dos cultivos. El cultivo A lo dividió a su vez en 20 cultivos más pequeños. Los 21 cultivos (20 cultivitos A más el cultivo B) y se dejaron crecer durante toda la noche (overnight). Al día siguiente se tomó una muestra de cada uno de los 20 cultivos A y se le añadio el bacteriófago. El cultivo B fue dividido en 20 alícuotas y a cada una de ellas se le añadió el bacteriófago. Posteriormente se determinó el número de bacterias resistentes al fago en los cultivos A y en los cultivos B. Tal y como se ha explicado antes, si la mutación fuera una adaptación fisiológica las medias y varianzad de los cultivos A serían similares a las de las muestras del cultivo B. Sin embargo los resultados fueron muy diferentes, luego la mutación era al azar y tenía un carácter post-adaptativo
(*) Desafortunadamente el Lamarckismo se resiste a morir. De vez en cuando se lee alguna noticia sobre la herencia de caractéres adquiridos que luego queda desacredita, por lo que el experimento de Luria y Delbruck no es el "último clavo".
(**)Cultivo overnight. En los laboratorios que trabajan con la bacteria E. coli generalmente se suele inocular el cultivo por las tardes y se deja crecer el cultivo durante toda la noche (overnight). Generalmente han pasado al menos unas 20 a 30 generaciones y el cultivo suele encontrarse en la fase estacionaria.
(***) IDiots. ID = Inteligent Design. He optado por dejar el termino original. Es una forma despectiva de referirse a los defensores del Diseño Inteligente. Aunque considero que en el plano científico el Diseño Inteligente es una tontería del mismo calibre que aquellos que defienden que la Tierra es plana, también pienso que utilizar un término despectivo para referirse a aquellos que no comparten nuestro punto de vista es caer en un error bastante grave.
Audio en "El podcast del microbio"
Una de las obras más famosas de Julio Verne es "Viaje al centro de la Tierra". Para cualquiera que haya leído el libro, o visto una de las muchas versiones cinematográficas, no le costará recordar que los valerosos exploradores se metían por un volcán e iban encontrando formas de vida prehistóricas como los plesiosauros, según iban descendiendo en las profundidades terrestres. Lo cierto es que Verne no parecía andar muy desencaminado. Los volcanes tienen que ver con esta historia. Y si profundizamos en la corteza terrestre vamos encontrando formas vivas, pero no son gigantescas criaturas, sino microorganismos.
Almohadas de basalto de los fondos oceánicos.
Por ahora los microorganismos mejor estudiados son los de la corteza de los fondos marinos que aquellos que viven en la roca profundos. El motivo es simple, son más fáciles de recolectar. Además, en los fondos marinos se encuentran las dorsales oceánicas, los lugares donde se forma la nueva corteza terrestre. Los volcanes submarinos que forman dichas dorsales no paran de vomitar roca fundida que en contacto con el agua se enfría rápidamente y forma las conocidas como almohadas de basalto. Debido al rápido enfriamiento tienen una corteza formada por cristal basáltico. Estas rocas son ricas en compuestos inorgánicos reducidos y eso es una fuente de energía que pueden aprovechar los microorganismos quimiolitotrofos. De hecho, en el laboratorio se pudo comprobar este último aserto. Sin embargo quedaba comprobarlo en el fondo marino. Y claro, no es fácil trabajar a profundidades de más 5.000 metros y con presiones casi 600 veces mayores de la que tenemos a nivel del mar.
Imagen de perforaciones tubulares formadas en la corteza cristalina de una almohada basáltica. Se piensa que estas perforaciones han sido producidas por microorganismos quimiolitotrofos que se "comerían" dicho cristal.
El caso es que se ha podido hacer, aunque indirectamente. En la revista Nature se publicó recientemente un estudio en el cual se demostraba la gran abundancia de microorganismos en las rocas basálticas de dichas dorsales. Los investigadores utilizaron una combinación de tres técnicas: PCR cuantitativo, microscopía e hibridación de ácidos nucleicos in situ. Mediante dichas técnicas han determinado que hay entre 1.000 a 10.000 veces más microorganismos en los fondos basálticos que en el agua que los cubre.
Microscopía de fluorescencia de una muestra con microorganismos endolíticos (endolítico = dentro de la piedra). En verde fluoresce el mineral y en rojo las bacterias
No sólo eso. También han encontrado que la biodiversidad es completamente distinta. En el agua de los fondos marinos hay entre 8.000 a 90.000 microorganismos por mililitro. La mitad de ellos pertenecen al dominio Bacteria y la otra mitad al dominio Archaea. En las rocas basálticas se han encontrado con densidades entre 3 y 1000 millones por gramo de roca. Y más del 90% de dichos microorganismos pertenecen al dominio Bacteria. Y de estas, casi todas son de las gamma-proteobacteria.
¿Y eso es mucho o poco? Pues para hacernos una idea, el número de microorganismos que hay en el suelo agrícola es superior a los 10.000 millones. Así que el basalto quizás no sea un jardín del Edén bacteriano, pero tampoco es un sitio pobre e inhóspito.
¿Y que hay de comer para que haya tantos microorganismos? Pues esa es una buena pregunta pero que todavía no tiene respuesta. Se cree que la base de la pirámide trófica son microorganismos quimiolitotrofos o mixotrofos que oxidarían el azufre, el hierro y el manganeso presentes en el cristal basáltico. En el laboratorio eso está confirmado experimentalmente. Pero en la Naturaleza ... Digamos que por ahora no. De todas formas, se ha calculado el impacto en los ciclos biogeoquímicos de dichos microorganismos intraterrestres y al parecer podrían ser los responsables de la fijación anual de unas 500.000 toneladas de carbono.
No está nada mal para unos seres que hasta hace poco ni siquiera sabíamos de su existencia.
Enlaces relacionados con el tema: Intraterrestres (2ª parte)
Esta entrada ha sido traducida al inglés y seleccionada por el blog de la ASM "Small things considered" a cargo de Moselio Schaeter.
Verde de Indocianina
Imagen que muestra las pequeñas trincheras llamadas "Blancanieves 1" (izquierda), "Blancanieves 2" (derecha) y dentro de esta última la pequeña "Blancanieves 3". El sitio de excavación ha sido bautizado como "el País de las Maravillas"
Imagen de un tardigrado de los suelos de la Antartida
Bueno, confiemos en que Phoenix sea capaz de encontrar a los siete enanitos en alguna de las "Blancanieves".
Links relacionados: Martian Microbes: remember we are friends