Las lagunas de altura de la puna sudamericana son cuerpos de agua de escasa profundidad que se formaron en tiempos geológicos pasados y se encuentran en sitios de difícil acceso, en altitudes que oscilan entre los 3000 y los 6000 metros sobre el nivel del mar.
Conforman ecosistemas únicos por sus características geográficas, su amplio rango de ambientes extremos y su abundante biodiversidad. Esta abarca tanto organismos procariotas (por ejemplo, bacterias) como eucariotas (por ejemplo, mamíferos), y cubre una cadena trófica completa que comienza con bacterias y microalgas, y termina en flamencos y zorros.
Las comunidades microbianas que evolucionaron en esos ecosistemas acuáticos de altura toleran notables condiciones de estrés químico y físico, entre ellas, amplias fluctuaciones de las temperaturas diarias, muy altas salinidad y variaciones de pH, así como intensa radiación ultravioleta, escasez de nutrientes, baja presión de oxígeno, elevadas concentraciones de metales pesados y, especialmente, abundancia de arsénico.
Por estas condiciones ambientales, las lagunas altoandinas configuran los ecosistemas más parecidos que se conocen a los ambientes arcaicos de la Tierra semejantes, incluso, a ambientes extraterrestres. Ello los convierte en laboratorios ambientales emblemáticos para estudios de astrobiología y sobre el origen de la vida.
Al anterior conjunto de rasgos ambientales hay que sumarle el descubrimiento en 2009 de estromatolitos vivos. Estos son estructuras formadas en aguas poco profundas por estratos de materiales inorgánicos cementados por láminas de microorganismos, sobre todo cianobacterias o algas azules. Los estromatolitos proporcionan los registros fósiles más antiguos del planeta, pues datan de hasta hace 3400 millones de años.
A pesar de que en tiempos tan remotos cubrieron la Tierra, hoy solo quedan unos pocos, principalmente en zonas marinas tropicales y en el nivel del mar, como en la bahía Tiburón, en la Australia occidental (figura 1); la laguna Salada, en el estado de Río Grande del Norte, en Brasil, o en los cayos de Exuma, en las Bahamas. En aguas interiores están en Cuatro Ciénagas, en el desierto del estado mexicano de Coahuila, y en los Estados Unidos, en géiseres del parque nacional Yellowstone, en el estado de Wyoming.
Los encontrados en la puna tienen la particularidad de que se los halla en ambientes parecidos a los de la Tierra primitiva, pues deben subsistir en condiciones de baja presión de oxígeno en la atmósfera, alta radiación ultravioleta, aguas salinas y alcalinas, drásticos cambios de temperatura y una gran influencia de volcanes en actividad.
En líneas generales, se dice que un hábitat es extremo si sus condiciones se alejan de las que resultan óptimas para la vida humana. Existen organismos que pueden poblar esos ambientes extremos, tanto procariotas como eucariotas, pues están específicamente adaptados a tales hábitats. Se los denomina extremófilos y constituyen invalorables recursos para la creación de nuevos procesos biotecnológicos, y como modelos para investigar la forma en que determinadas biomoléculas reaccionan cuando son sometidas a esa clase de condiciones.
Entre los factores físicoambientales cuya escasez o abundancia induce a considerar extremófilo a un ser viviente (y algunas denominaciones que se derivan de ellos) se cuentan temperatura (termófilos o psicrófilos), radiación (resistentes a rayos ultravioletas, X, gamma u otros), presión (barófilos), sequedad (xerófilos), salinidad (halófilos), pH(alcalófilos, acidófilos), oxígeno, etcétera. Los organismos expuestos a más de una condición extrema, como sucede con las bacterias de lagunas altoandinas, son considerados poliextremófilos. Los ecosistemas extremos abarcan volcanes y géiseres, profundidades marinas, salares, desiertos, hielos y nieves eternas y lagos alcalinos.
En Tucumán, en el Laboratorio de Investigaciones Microbiológicas de Lagunas Andinas, que pertenece al Conicet, la autora y sus colegas trabajan en la recolección, el aislamiento, la caracterización y la selección de microorganismos de los cuerpos de agua de la puna argentina. Como resultado hemos reunido una colección de cultivos de microorganismos extremófilos -abierta a la comunidad científica- que incluye bacterias arqueas,cianobacterias, levaduras y hongos. Entre los mecanismos de defensa del estrés generado por los ambientes extremos se cuentan la acumulación de polifosfatos, ceras compuestos fenólicos, enzimas antioxidantes y enzimas fotorreparadoras, es decir, toda una batería de recursos bioquímicos que morigeran o contrarrestan los efectos de los factores adversos.
Los microorganismos de nuestra colección toleran, entre otros factores adversos, radiación ultravioleta B, antibióticos, salinidad y arsénico. Entre sus resistencias llama la atención la altísima que poseen a dosis importantes de múltiples antibióticos, incluso los más potentes, como los denominados de segunda y tercera generación. ¿Por qué una bacteria desarrollaría todas esas resistencias en un ambiente tan prístino, donde se puede suponer que no las requiere para sobrevivir, es decir, que no está sujeta a la presión de la selección natural? Nuestros estudios parecen indicar que estas bacterias experimentan frecuentes mutaciones genéticas -técnicamente, son muy mutagénicas-, lo que les permite adaptarse a múltiples condiciones de estrés, que incluyen crecer rodeadas de antibióticos. Es más, los trabajos de secuenciación de ciertas moléculas de ADN de bacterias de lagunas de la puna, llamadas plásmidos, indican que allí residen las resistencias y que se dispersan por toda la comunidad. La noción de que la resistencia a los antibióticos es exclusiva de ambientes hospitalarios, en los que la selección natural favorece a las bacterias más resistentes, quedaría debilitada ante estas resistencias encontradas en lo que podríamos llamar reservorios naturales de la evolución, como serían las lagunas andinas.
El estudio genético de las bacterias de esos ambientes las muestra provistas de genes que desencadenan procesos por los que logran sobrevivir a las situaciones de estrés ambiental. Esos genes tienen la capacidad de distribuirse en toda la comunidad; de esa forma comparten tal habilidad con sus vecinas mediante moléculas móviles como plásmidos, trasposones y otras. Es como si un explorador tuviera una mochila con todo lo necesario para sobrevivir en la selva: alimento, antibióticos, armas, ropa impermeable, botas,suero antiofídico o lo que sea. Las bacterias extremófilas adquieren así la habilidad de sobrevivir a la radiación ultravioleta, a elevadas concentraciones de arsénico o mercurio, altas salinidad, acidez o alcalinidad, etcétera.
En todos estos sistemas se pueden encontrar características de interés biotecnológico, que pueden dar origen a patentes orientadas, entre otros, a los campos médico, agrícola o industrial. De hecho, en nuestro laboratorio estamos trabajando intensamente en busca de compuestos de interés farmacéutico.
Los tapetes microbianos (en inglés microbial mats) consisten en asociaciones de bacterias que poseen habilidades complementarias, lo que permite la supervivencia de la comunidad en ambientes hostiles. Crecen en forma de láminas sobre una superficie, por lo que se asemejan a pequeñas alfombras (de ahí su nombre), y los integran bacterias que producen oxígeno por fotosíntesis y otras que con ese oxígeno producen dióxido de carbono que, a su vez, es utilizado por las primeras; las hay que consumen azufre y otras que lo generan, etcétera. En un tapete microbiano podemos tener todos o casi todos los ciclos de los elementos esenciales para la vida, como los nombrados más nitrógeno, hierro y otros. Los estromatolitos están formados por tapetes microbianos que van acumulando minerales; ello da lugar a la formación de rocas de origen orgánico. Por lo tanto, pueden permanecer en el tiempo como fósiles y, de esta manera, servir como testigos de su historia.
Antes de la formación de estromatolitos la vida existía en los mares, escondida de la radiación ultravioleta. Obtenía energía de elementos como el azufre, el metano o el hierro, que eran muy difíciles de digerir por los seres vivos. Por eso crecía y evolucionaba con lentitud. Se puede decir que los estromatolitos inventaron la fotosíntesis, liberaron oxígeno en los mares y la atmósfera, y crearon la capa de ozono, que filtra la radiación ultravioleta, la parte más dañina para la vida de la radiación que llega a la Tierra desde el Sol. Con esas nuevas condiciones, la vida salió de su escondite y empezó a transcurrir a la luz, conquistó la Tierra y se puso a consumir oxígeno. Este permite obtener energía en forma más eficiente y, como consecuencia, la vida se expandió, evolucionó hacia nuevas formas y se produjo la eclosión de diversidad que llega a nuestros días.
Fuentes: