Revista Vida Sin Fronteras No. 2

IS S N 22 4 8 -4299

V IDA S I N FRO N TE R A S revista de astrobiología

Número

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Respetado

LECTOR A continuación encontrará una revista que presenta una introducción y descripción a los trabajos en astrobiología en la actualidad. Esperamos que sea de su agrado.

Agradecemos a la Dirección de Bienestar, quienes por medio del Programa de Gestión de Proyectos favorecieron y permitieron llevar a cabo el presente proyecto.

Agradecemos también de manera especial a los docentes del Departamento de Biología que apoyaron la realización del segundo número de la revista.

Animamos a todas las personas interesadas en la astrobiología a escribir con nosotros.

Cordialmente,

Comité Editorial Grupo de Astrobiología

REVISTA ASTROBILOGÍA

TERMÓFILOS Y PSICRÓFILOS

ORGANISMOS RESISTENTES A AMBIENTES EXTREMOS CON LA TEMPERATURA COMO FACTOR DE SELECCIÓN

Thermophiles and Psycrophiles: Resistant organisms in extreme environments with temperature as selection factor María Angélica Leal Leal.

Coordinadora del Grupo de Astrobiología, Biología.

Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Sede de Bogotá, Colombia. maleall@unal.edu.co

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Resumen El estudio de los microorganismos extremófilos puede aportar grandes ideas acerca de cómo se desarrollaría la vida en otros lugares del universo. La investigación de ambientes con temperaturas extremas, tanto altas como bajas, ha permitido descubrir las bacterias termófilas y psicrófilas, además de entender las adaptaciones evolutivas causadas por un factor de selección ambiental, para este caso la temperatura.

Abstract The study of Extremophilic microbes can provide ideas about how would be the development of life in others places of the Universe.

The study of environments with extreme temperatures, high and low, has contributed to discover Thermophiles and Psycrophiles bacteria.

In addition, to understand the evolutional adaptation caused by environmental selection factor, in this case temperature.

Palabras clave: Extremófilos, adaptación, hostil.

Key words: Extremophiles, adaptation, hostile.

TERMÓFILOS Y PSICRÓFILOS

Introducción En los años 70 se dio un auge en la investigación de los microorganismos extremófilos, los cuales son capaces de desarrollarse óptimamente en condiciones consideradas como adversas para las demás formas de vida. Considerando que el estudio de estos organismos inicio en los años cincuenta, la extensión de estudios se dio gracias al descubrimiento de organismos capaces de vivir en las altas temperaturas en el Parque Nacional de Yellowstone. Con estas características excepcionales, los microorganismos de ambientes extremos son posibles candidatos de las bases biológicas de la vida en la Tierra, además de servir como un indicador de las posibles formas de vida en otros planetas con ciertas características similares a dichos ambientes (Canganella & Wiegel, 2011).

La temperatura como factor de selección La gran mayoría de los organismos extremos pertenecen al dominio de las Archeae. Una de las variaciones estructurales más importantes de las arqueobacterias y la diferencia con las bacterias comunes es la presencia de cadenas repetitivas de isopreno unidas al glicerol por enlaces éter, compensando así la ausencia de ácidos grasos en su membrana plasmática. Estos gliceroldiéteres organizados en una monocapa aportan una gran estabilidad a altas temperaturas. Es justamente esta una de las múltiples características adaptativas de la vida para poder sobrevivir a ambientes con la temperatura como presión de selección (Horneck & Rettberg, 2007).

Los organismos cuyo óptimo crecimiento se da entre los 49 y 80 °C son denominados termófilos; es de suma importancia aclarar que no son organismos capaces de sobrevivir a estas temperaturas, sino organismos que necesitan de estas temperaturas para poder vivir. Algunos ambientes potenciales para encontrar dichos microorganismos son las aguas termales, como es el caso de Yellowstone (Figura 1.1), en el cual se presentan diferentes temperaturas de entre 50 y 90 °C; es evidenciable la presencia de microorganismos dadas las coloraciones propias del lugar, lo que sugiere la producción de compuestos provenientes de la fotosíntesis, como colores verdes-azulados y algunos carotenoides que ocasionan un color naranja en el borde del pozo. Los microorganismos hipertermófilos también fueron descubiertos en el Parque Nacional de Yellowstone, y son definidos como los que tienen su óptimo de crecimiento a una temperatura superior a 80 °C; algunas especies representativas de estos organismos termófilos son Pyrobaculum islandicum y Thermus aquaticus. El récord previo en mayor temperatura corresponde a la especie Pyrolobus fumarii, con un óptimo de crecimiento de 113 °C; sin embargo, en el año 2005, en la costa de Puget Sound, a 1.5 km de profundidad, fue descubierto el organismo con el máximo de temperatura hasta ahora conocido: un óptimo de 121°C (Horneck & Rettberg, 2007). Este organismo se trata

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4 Figura 1.1 Parque Nacional de Yellowstone

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probablemente de Pyrobaculum aerophilum con una similitud de 95,3 % en secuencias lo que se sabe de este, además de su excepcional temperatura es que tiene una respiración totalmente diferente ya que su aceptor final de electrones es el hierro, reduciendo el hierro férrico a hierro ferroso y formando la magnetita mineral que se encuentra en las profundidades. Quizás una de las pruebas más interesantes y sorprendentes con este microorganismo es que al ser sometido a la presión de un autoclave a una temperatura de 121 °C a las 24 horas había duplicado su población (Kashefi & Lovley, 2003).

Hasta lo que se ha podido conocer, las bacterias hipertermófilas son tan resistentes a la temperatura en gran parte gracias a una envoltura compuesta de proteína, y lo que hace tan resistentes a estas proteínas son los núcleos hidrófobos junto a interacciones iónicas entre las superficies y una estructura más compacta de la proteína. En lo referente a la contraparte de los hipertermófilos encontramos los psicrófilos, con un óptimo de temperatura inferior a los 5 °C. Estos organismos presentan adaptaciones en sus enzimas, las cuales muestran una alta actividad catalítica, pero con baja estabilidad térmica. En la mayoría de los casos, la adaptación al frío se logra a través de una reducción en la energía de activación que posiblemente se origina a partir de un aumento de la flexibilidad de la proteína. Otra característica importante de estos microorganismos es que los fosfolípidos de la membrana celular aumentan la proporción de ácidos grasos insaturados, haciendo que la membrana mantenga su estado semifluido y evitando así la congelación (D’amicoet al, 2002).

Uno de los representantes más importantes de este grupo es la Polaromonas vacuolata (Figura 1.2) encontrada en aguas de la Antártida (Figura 1.3). Su óptimo de temperatura es de 4 °C, aunque vive muy bien a 0 °C.

Figura 1.2 Polaromonas vacuolata

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Figura 1.3 Antartida.

TERMÓFILOS Y PSICRÓFILOS

Conclusiones El estudio de estos microorganismos extremos permite extrapolar los conocimientos adquiridos a otros lugares del universo con características similares. Por ejemplo, los organismos psicrófilos serían un modelo para lugares como Marte y Europa, esta última se asemeja a una gran esfera de hielo.

En Colombia hay lugares potenciales para la realización de dichos estudios en cuanto a organismos termófilos se refiere, pues el país cuenta, por ejemplo en solo Cundinamarca, con cerca de 57 fuentes termales, además de los múltiples volcanes en cuyas cercanías seguramente hay muchos microorganismos sin descubrir. En cuanto a ambientes fríos, Colombia cuenta con nevados como el Nevado del Cocuy, el cual es un recurso inexplorado en cuanto a la investigación en organismos extremófilos. Es un hecho la importancia de estos estudios para la astrobiología, la microbiología y la biotecnología; sin embargo, en Colombia es un terreno que hasta ahora se empieza a explorar.

Bibliografía Canganella F. y Wiegel J. (2011). Extremophiles: from abyssal to terrestrial ecosystems and possibly beyond. Naturwissenschaften 98: 253-279 D’amico, S., Claverie, P., Collins, T., Georlette, D., Gratia, E., Hoyoux, A., Meuwis, M., Feller, G. y Gerday, C. (2002). Molecular basis of cold adaptation. En: The Royal Society, 357, pp. 917-925.

Horneck G., yRettberg P. (2007). Complete Course in Astrobiology. Germany.

KashefiK. Lovley D. (2003). Extending the Upper Temperature Limit for Life. En: Science, 301.

Figuras Montpetit D. (Sin año) An extremophilic bacterium: Thermus aquaticus. Recuperada de: http://www.museevirtuel-virtualmuseum. ca/edu/ViewLoitDa.do;jsessionid=DDFC2475379D32589766528798BC54AD?method=preview&lang=EN&id=17981

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EL MUNDO DEL ARN Y EL ORIGEN DE LA VIDA RNA World and the origin of life Andrés Felipe Amaris Álvarez, Biología, Cristian Fernando Pérez Pérez, Biología.

Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Sede de Bogotá, Colombia. afamarisa@unal.edu.co, cfperezp@unal.edu.co

Resumen El origen de la vida es un interrogante que ha acompañado al hombre desde sus inicios. A partir de esto han sido propuestas muchas teorías, algunas con unos fundamentos científicos más fuertes que otras; estas teorías se basan en una serie de suposiciones de cómo era la tierra en sus inicios hace ya 4500millones de años. Existe una rama de la química que se encarga de estudiar las condiciones que permitieron que la vida surgiese, conocida como química prebiótica, que se hizo famosa cuando en 1952 Stanley Miller recreó las condiciones primigenias de La Tierra (Miller, 1953) gracias a una hipótesis que planteó en los años 20 Alexander Oparin, según la cual la atmósfera de La Tierra estaba principalmente compuesta por hidrógeno, metano y amoniaco, sin oxígeno, la famosa atmósfera reductora, en la cual pudieron surgir las primeras moléculas orgánicas y, a través de una serie de procesos, la vida.

El presente artículo tiene como objetivo orientar al lector acerca del papel que juega la química prebiótica, así como informar sobre una de las teorías que pueden llegar a explicar cómo surgieron las primera células y por ende la vida, que es la teoría del mundo del ARN, y cómo gracias a algunas propiedades que exhibe el ARN puede considerarse como una de las moléculas precursoras de la vida.

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Palabras clave: Química Prebiótica, ARN autocatalítico, origen de la vida.

EL MUNDO DEL ARN Y EL ORIGEN DE LA VIDA RNA

Abstract The origin of life is a question that has accompanied man from the beginning, from this many theories have been proposed, some with a stronger scientific basis than others, these theories are based about a number of suppositions of as the earth was in its origins 4.5 billion years ago. There is a field of chemistry that is responsible for studying such conditions that allowed life arises, called prebiotic chemistry, made famous by Stanley Miller in 1952 when he recreated primitive conditions of earth thanks to a hypothesis that Alexander Oparin raised in the twenties, under which the earth’s atmosphere was mainly composed of hydrogen, methane and ammonia, without oxygen, the famous reducing atmosphere, which might arise in the first organic molecules, and through a series of processes, life.

This article aims to guide the reader about the role of prebiotic chemistry and one theory that can explain how the first cell came and therefore life, which is the RNA world theory, and how thanks to some RNA properties it can be considered one of the precursor molecules of life.

Keywords: Autocatalytic RNA, Origin of life, Prebiotic chemistry.

Introducción El ARN es un polímero compuesto de tres partes: un grupo fosfato, un azúcar (la ribosa) y un grupo de 4 bases nitrogenadas (adenina, citosina, guanina y uracilo); la unión covalente de cada una de estas moléculas forma los ribonucleótidos del ARN y la polimerización de estos da origen a la cadena de ARN. Sus principales diferencias con el ADN se dan en que molecularmente el ARN presenta en el carbono 2 de la pentosa un grupo hidroxilo, mientras que este radical en el ADN es un hidrógeno, y la ausencia de la base nitrogenada timina entre los nucleótidos del ARN. Hoy en día se requiere de una maquinaria extremadamente compleja en los ciclos celulares naturales, donde las proteínas proceden del ADN pero con un paso obligado por el ARN. El origen de esta gran complejidad aún no es totalmente entendida, pero el ARN abrió camino hacia una nueva posibilidad de comprender el origen de la vida. A esta hipótesis se le conoce como el mundo del ARN, a la cual actualmente se le ha dado gran importancia (Figura 2.1)

Figura 2.1. Línea del tiempo donde se sugiere la existencia de un mundo del ARN.

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Discusión Mucho antes de considerarse al ARN como una de las posibles moléculas precursoras de la vida, se tuvo primero que solucionar un interrogante que por varios años atormentó a la comunidad científica que se dedicaba al estudio del origen de la vida: ¿había sido primero el ADN o las proteínas? Paradójicamente, el ADN necesita varias proteínas para su replicación, y las proteínas son formadas por los procesos de transcripción y traducción del ADN. Ya en 1968 Francis Crick había propuesto que el ARN podría servir como su propia plantilla para poder replicarse, lo cual resolvería el interrogante anteriormente expuesto (Billi, 2002).

No fue sino hasta 1982 que Thomas Cech junto con Sidney Altman encontraron que el corte y empalme (splicing) del ARN es autocatalítico en el Tetrahymena, un protozoario. Más tarde, en 1989 (Billi, 2002), estos dos investigadores recibirían el premio Nobel de química por este hallazgo, pues antes se pensaba que solo las proteínas eran las únicas moléculas biológicas que poseían esta capacidad. No fue sino hasta 1986 que Walter Gilbert acuñó por primera vez el término mundo del ARN (Walter, 1986) Existen dos tipos de intrones que poseen esta actividad: el grupo uno de intrones es el que halló Thomas Cech en 1982 (que es el más común), y el grupo dos (que es menos común). Los intrones del grupo uno no muestran conservación de secuencias de corte y empalme, pero si presentan secuencias conservadas en su interior; además, tienen una estructura común de nueve bases pareadas.

Por su parte, el proceso de corte y empalme en intrones del grupo dos implica la formación de estructuras secundarias similares entre sí; en estos dos tipos de procesamiento están implicados una serie de reacciones conocidas como transesterificación, que consiste básicamente en intercambiar el grupo alcoxi RO de un éster por otro alcohol. En la primera reacción, un grupo OH libre ataca la unión exón 1-intrón. En la segunda reacción, el OH creado en el extremo del exón 1 ataca la unión intrón-exón 2. Además se observa en los intrones del grupo dos una estructura conocida como lariat.

Aparte de esta peculiaridad, se sabe que el ARN puede adoptar configuraciones o estructuras terciarias como los t ARN, lo que a su vez le da la capacidad a los ARN de poseer centros activos al igual que las proteínas, e incluso estos se pueden asociar con metales y comportarse como metaloenzimas. Se sabe además que los ARN presentes en los ribosomas catalizan la formación de enlaces peptídicos.

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EL MUNDO DEL ARN Y EL ORIGEN DE LA VIDA RNA

Actividad

Ribozimas

Formación enlace peptídico

ARN ribosomal

Rompimiento ARN, ligación ARN

auto-splicing ARNs, también ARN seleccionado in vitro

ADN rompimiento

auto-splicing ARNs

ARN splicing

auto-splicing ARNs, sin embargo ARNs del espleiceosoma

ADN y ARN fosforilación

ARN seleccionado in vitro

ARN aminoacilación

ARN seleccionado in vitro

ARN alquilación

ARN seleccionado in vitro

Formación unión amida

ARN seleccionado in vitro

Rompimiento unión amida

ARN seleccionado in vitro

Formación unión glucosúrica

ARN seleccionado in vitro

Metilación de porfirianas

ARN seleccionado in vitro

Tabla 2.1. Diferentes actividades catalíticas halladas en los ARN

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Aun así, la teoría del mundo del ARN parece presentar algunos vacíos, como por ejemplo no se ha encontrado un ARN in vitro que sea capaz de autorreplicarse sin ayuda de una enzima, y por otro lado la formación de ARN en una atmósfera primigenia como la que propone Oparin parece ser algo difícil, pero esto parece quedar un poco en duda, ya que, en el año 2009 Jhon Sutherlad y colegas de la universidad de Manchester lograron obtener ribonucleótidos en condiciones prebióticas utilizando solo como precursores cianamida, cianoacetileno, glicolaldehido, gliceraldehido y fosfato inorgánico, lo que básicamente buscaban Sutherland y colaboradores.

Sin embargo, varios investigadores sugieren que debieron existir al principio unas moléculas más sencillas que el ARN y que tuviesen la capacidad de replicarse de esta forma. Se ha propuesto la hipótesis del mundo del APN (Figura 2.2) —APN es un acrónimo de ácido péptido nucleico, su descubrimiento se produjo a finales del siglo XX y presenta la misma estabilidad de las proteínas, de ahí su interés—, y que a través de una serie de procesos de transición las primeras moléculas dieran origen al ARN para que luego se estableciese el ADN como el almacén principal donde se guarda la información de los seres vivos.

Figura 2.2. Proceso de transición de APN a ARN

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EL MUNDO DEL ARN Y EL ORIGEN DE LA VIDA RNA

El problema que plantea la química prebiótica En experimentos in vitro como los realizados por Miller en 1953 se ha logrado obtener diversos aminoácidos, azúcares, ácidos grasos de cadena corta y tanto purinas como pirimidinas, pero en ninguno de estos se ha logrado obtener la ribosa de los ribonucleótidos del ARN ni la desoxirribosa de los deoxiribonucleótidos del ADN. Más allá de la ausencia de estos azúcares, estos modelos naturales para el origen de la vida no encuentran su dificultad más grande en el origen de estos bloques moleculares, ni es un polimerización, sino en su ensamblaje en estructuras moleculares funcionales y autorreproductoras (Powneret al, 2009), además de que cada uno de estos experimentos han sido realizados en las supuestas condiciones atmosféricas Precámbricas, ya que otros estudios con igual validez científica sugieren atmósferas no reductoras, sino más bien oxidantes o neutras, con base en los depósitos de sulfuro de hierro (FeS2) en la roca del Precámbrico con relación a depósitos más actuales (Fanerozoico), donde no se han encontrado grandes diferencias en la extensión, grosor y procedencia de estos sedimentos, dejando sin bases sólidas a la hipótesis de una atmósfera reductora, y abriendo la posibilidad de la existencia de condiciones oxidantes hace miles de millones de años cuando se dio origen a las biomoléculas. Si las rocas primitivas del precámbrico fueron depositadas bajo una atmósfera libre de oxígeno, su composición química debería ser notablemente diferente con respecto a las que se hubieran formado en una atmósfera rica en oxígeno (Powner et al, 2009). De esta manera, cada uno de experimentos que simulan una supuesta atmósfera reductora se ven bastante debatibles en sus resultados, debido a que un problema fundamental que aún no se ha logrado solucionar es el conocer la composición de la atmósfera Precámbrica terrestre. Hasta que este vacío científico sea llenado, todos los experimentos que simulan una biosíntesis de las moléculas fundamentales para la vida no serán nada más que estudios químicos controlados.

Los experimentos realizados en los que se logran obtener moléculas de ARN no solamente presentan el problema del desconocimiento de las condiciones pasadas, sino que también son experimentos bastante controlados, donde se utilizan nucleótidos más activos que los naturales y son agregados compuestos replicadores (Powneret al, 2009). Pero más allá de considerar al ARN como la molécula base de la vida, hay que solucionar primero otras preguntas: ¿Cómo y porqué se dio el paso del ARN como molécula almacenadora de información al ADN? ¿Cómo lograron asociarse el ARN, el ADN y las proteínas, dividiendo sus tareas y cómo se agruparon todas en una misma estructura, la membrana, la cual logró aislar el medio interno del externo? ¿Qué zona terrestre presentaba las condiciones ideales para el origen de las biomoléculas?—Oparín sugirió la síntesis en la atmósfera y actualmente se ha sugerido un síntesis en el agua oceánica, donde la radiación es re-

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fractada y en las hidrotermales en los fondos oceánicos donde las condiciones permiten la reducción abiótica del nitrógeno (Schoonen, 2001) —.

Conclusiones Se sugiere que debió de haber existido una serie de procesos de transición para la formación del ARN y que este, a su vez, sufrió una serie de procesos para dar origen a la vida actual, lo cual fue posible dadas las características anteriormente enunciadas del ARN.

Bibliografía Billi, S (2002). Ribozimas: Resabios de un mundo primitivo. En: Química viva, 1, pp.24-28.

Miller, S. (1953). A production of Amino Acids under Possible Primitive Earth Conditions. En: Science, 117, pp. 528-529.

Powner, M., Gerland, B. y Sutherland, J. (2009). Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions. En: Nature, 459, pp. 239-242.

Schoonen, M. y Xu,Y. (2001). Nitrogen reduction under hydrothermal vent conditions: Implications for the prebiotic synthesis of C-H-O-N com-

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pounds. En: Astrobiology, 1, (2), pp. 133-141.

Walter,G.(1986). The RNA world. En: Nature, 319, pp.618 Tabla 2.1:Tomado y modificado de: Alberts, B et al.(2002). Molecular Biology of the Cell 4 ed. Recuperado de http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26876/ table/A1131/?report=objectonly Alberts, B et al.(2002). Molecular Biology of the Cell 4 ed.Recuperado de http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26876/ figure/A1120/?report=objectonly Alberts, B et al.(2002). Molecular Biology of the Cell 4 ed.Recuperado dehttp://www.ncbi.nlm.nih. gov/books/NBK26876/figure/A1125/?report=objectonly

INFINITOS MUNDOS

HISTORIA DEL PLURALISMO CÓSMICO

Infinite Worlds: Cosmic Pluralism History Juan Felipe Escobar Calderón1 Biología.

Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Sede de Bogotá, Colombia. jfescobarc@unal.edu.co

Resumen Se trata al pluralismo cósmico como parte fundamental del pensamiento actual de la astrobiología y se maneja a lo largo de las épocas más relevantes, comenzando con los materialistas como Anaximandro y Lucrecio, para seguir con la posterior caída en el oscurantismo durante buena parte de la Edad Media, la aparición de hombres como Nicolás de Cusa y Giordano Bruno a finales de la Edad Media y, finalmente, el surgimiento de la teoría evolutiva de Charles Darwin y su influencia en el desarrollo de nuestra concepción pluralista.

Palabras clave: Pluralidad, astrobiología, vida.

Abstract The Cosmic pluralism is addressed as a fundamental part of the current thinking of astrobiology and it is handled through the most important eras.

Starting with the materialists as Anaximander and Lucretius. Following with the later obscurantism of the middle age and the appearing of men like Nicolas de Cusa and Giordano Bruno in the final stage of the middle ages and finally the emergence of evolutionary theory of Charles Darwin and its influence on the development of our pluralistic conception.

Key words: Plurality, astrobiology, life.

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Introducción En la actualidad, la astrobiología goza de una aceptación creciente entre la comunidad científica. En las décadas pasadas, ha pasado de ser una ciencia joven y relegada a un segundo plano, a ser una ciencia multidisciplinar y de una importancia considerable con institutos en países alrededor de gran parte del mundo como España (Centro de Astrobiología), el Reino Unido (UK Astrobiology Forum and Network), Francia (Groupement de Recherche en Exobiologie), Europa (The European Exo/Astrobiology Network Association), Australia (Australian Centre for Astrobiology) y Estados Unidos (Nasa Astrobiology program) (Staley, 2003). Nuevos descubrimientos en las décadas recientes han impulsado la ciencia aún más: La posibilidad de agua en Marte y la luna joviana Europa (ya sea que siga existiendo en la actualidad o no), el descubrimiento de ecosistemas no fotosintéticos y el hallazgo de organismos extremófilos amplían los límites para la vida en el universo. Finalmente, la nueva concepción de la astrobiología como el estudio de la vida en el universo y no como la búsqueda de vida fuera de la tierra ha permitido incluir a nuestro planeta como objeto de estudio primordial para comprender el fenómeno de la vida en el cosmos.

Esta revolución de la ciencia tiene sus bases en una revolución del pensamiento humano, en este pensamiento el universo está regido por las mismas leyes y constituido por los mismos materiales en todos lados; las galaxias, las estrellas y los planetas son comunes en el universo (planetas que podrían contener seres vivos) y nosotros con nuestro planeta somos una parte de esta inmensidad. Este pensamiento se denomina pluralismo cósmico o pluralidad de los mundos, y pese a que pudiera parecer un fenómeno moderno su origen es bastante antiguo. El objetivo de este artículo es describirla historia del pluralismo y la aceptación que tuvo en diferentes épocas.

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Grecia y Roma Antigua La cuestión fundamental para concebir la vida como un fenómeno universal es entender como esta se origina y se desarrolla. A lo largo de la historia, han existido innumerables hipótesis acerca de este tópico, pero una de las respuestas más interesantes se encuentra en el materialismo clásico griego.

Para el materialismo, el mundo se explicaba a través de la interacción de cosas y no de ideas (a diferencia de lo que pasa con el idealismo), así, todo surgía sin recurrir a explicaciones sobrenaturales; los procesos formativos eran los mismos en cualquier parte del universo y esto daba cabida a la aparición de infinitos fenómenos iguales; es decir, la naturaleza poseía una capacidad reproductiva ilimitada. De este modo, para los materialistas, la vida se convertía en una propiedad indiscutible y primaria de toda la materia.

Anaxágoras (500 - 428 a. C.), por ejemplo, defendió que «los gérmenes de la vida eran invisibles y etéreos; que existían en todo el universo y que eran estos gérmenes los que nos habían colocado a nosotros y a todas las formas de vida en el planeta» (Puerta, 2001 pág. 179). En Roma, Lucrecio

INFINITOS MUNDOS

(99 a. C. - 55 a. C.) escribió en su poema Rerum natura que «ni la Tierra, ni ninguno de los otros planetas o siquiera el Sol son únicos, sino que existen infinitamente en todo el universo». Este pensamiento —que luego se conocería como pluralismo (tanto de la vida como de los planetas) — impulsó la idea de que toda la materia tenía el mismo potencial para la vida y que, por tanto, la vida sería común en los millones de planetas del universo.

Si bien el pluralismo tiene sus orígenes en algunas de las ideas del materialismo filosófico, este encontró uno de sus mayores detractores en Aristóteles (quizás el materialista clásico más famoso de todos los tiempos). Aristóteles argumentaba en contra de la pluralidad de los mundos lo siguiente « […] por consiguiente, las inferencias iniciales deben ser rechazadas, y solamente debe existir un centro y una circunferencia; y dado este hecho, se desprende de las mismas pruebas y la misma compulsión, que el mundo debe ser único, no pueden existir infinitos mundos» (Steven, 1984, pág. 17), este pensamiento de la singularidad del mundo lo llevó también a pensar en la singularidad de la mente y la razón. Tiempo después los argumentos aristotélicos sentarían las bases del geocentrismo cristiano y ayudarían a defender la creación especial del mundo y de la vida (Russel, 1945).

Edad Media Si bien la teoría pluralista no tenía una aceptación total en Grecia, gozaba de cierta aprobación debido a que ni el pensamiento pluralista, ni el materialismo filosófico que lo había generado entraban en discordia con el sistema religioso politeísta de la época. Sin embargo, todo esto cambió con la llegada y establecimiento del cristianismo en Europa. El pluralismo decaería en un estancamiento conceptual producido por las posiciones dogmáticas de la iglesia respecto al origen de la Tierra y de la vida.

Sin embargo, pese a las dificultades que esto implicaba, existieron algunos científicos que plantearon teorías contrarias a las establecidas por la iglesia y que prepararon el camino para los descubrimientos posteriores. En Italia, el cardenal Nicolás de Cusa (1401-1464 D.C.) en su libro De docta ignorantia escribió en contra de la teoría geocéntrica, que posicionaba a La Tierra como centro de un universo infinito; en cambio argumentaba que el universo no tenía centros y que todas las estrellas del cielo eran soles que representaban de igual forma el poder creativo de dios. (Chela-Flores, 2011), esto demuestra el clima menos opresivo que se vivía a finales del siglo XV. Casi cien años después de la muerte de De Cusa, Copérnico público su teoría del heliocentrismo y La Tierra pudo separarse por fin del centro del universo.

Siglo XVI-XVII Giordano Bruno y la literatura pluralista Este hijo de Nápoles se caracterizó toda su vida por un alto grado de inconformismo y obstinación. Fue un estudioso de la religión y no tuvo problema en criticarla apasionadamente, sus críticas iban desde negarse a recibir imágenes de santos, hasta a cuestionar (siendo calvinista) a Juan Calvino por cometer

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errores en una lectura. Respecto a la pluralidad de los mundos Bruno decía: «hay innumerables soles e innumerables tierras, que giran alrededor de sus soles, así como nuestros siete planetas giran alrededor de nuestro Sol, y todos estos mundos están habitados por seres vivientes» (Puerta, 2001), a primera vista pareciera que sus ideas tienen base en los pensamientos de Lucrecio. Sin embargo, no fue la filosofía clásica griega o romana lo que cimentó el pensamiento pluralista de Giordano Bruno —o por lo menos no totalmente—, sino la influencia de la tradiciones judías las que inspiraron sus ideas. En el tiempo en el que Giordano Bruno aún estudiaba en Nápoles, existía un gran comunidad judía que debido a la persecución se había convertido al catolicismo, esto permitió una interacción bastante fuerte entre culturas, Bruno no presentaba ningún grado de antisemitismo parecido al de cualquier católico de la época, y, además, estaba expuesto a las obras y manuscritos judíos, por ende es fácil observar una influencia de las tradiciones judías en sus escritos. Un ejemplo de las tradiciones que pudieron marcar el trabajo de Giordano se encuentra en La Cábala, que aunque prohibida, era practicada ampliamente en las comunidades judías de Nápoles y cuyos textos poseen una similitud bastante fuerte con el pensamiento pluralista de Giordano Bruno. En Diálogos sobre el amor, el escritor León Hebreo explica la antigua creencia judía del Jubileo, según la cual el universo se renueva a sí mismo cada 50000 años y en la traducción hecha por Gilges de Viterbo del cuento judío A través de un millar de mundos el autor se deja llevar arrastrado por un querubín a través de un cosmos plagado de mundos: «Cabalga sobre un nube, cabalga sobre un querubín y yo volé y vuelo a través de un millar de mundos[…]» (Rowland 2010).

La forma de ser de Bruno no era muy bien recibida por el clero de la época y era cargado constantemente con acusaciones de herejía y procesos judiciales menores que nunca prosperaron pero le habían obligado a huir. Viajo por toda Europa instalándose brevemente en Francia, Inglaterra y Alemania.

Alrededor de 1590 el noble veneciano Giovanni Mocenigo le ofreció volver a Italia bajo su protección, en 1593 fue capturado por la inquisición gracias a la denuncia hecha por el mismo Mocenigo, paso ocho años en prisión en el Vaticano y fue condenado a muerte por una lista de cargos que incluían herejía, impertinencia y obstinación; fiel su carácter gritó a sus jueces: «Tembláis más vosotros al anunciar esta sentencia que yo al recibirla» (Stocker 2009, pág. 416).

Unas palabras que resumen perfectamente la lucha y filosofía de la persona que afirmó que Dios necesitaba del mundo tanto como el mundo necesitaba de Dios (Rowland, 2010).

Las teorías de personajes como Bruno abrieron el camino para lo que luego se convertiría en la revolución científica durante la cual las leyes naturales dejaron de ser dadas por Dios para pasar a ser controladas por principios abstractos, esto permitió el desarrollo de la teoría pluralista que había sido tan cuestionada durante la Edad Media ya que se podía explicar el funcionamiento y origen de distintos procesos sin tener que recurrir a una explicación sobrenatural, lo que relajó la presión existente sobre las teorías materialistas.

INFINITOS MUNDOS

Es en este contexto que aparece Bernarde de Fontanelle quien con su obra de 1686 Etretiens sur la Pluralité des mondes, generó una revolución que, más allá de lo científico, provocó una reacción explosiva en la cultura y pensamiento de la Europa del siglo XVII. En ella el francés defendía el sistema copernicano del heliocentrismo y de forma muy coherente presenta y argumenta la idea de que «todos nuestros planetas hermanos están habitados por criaturas como nosotros» (Puerta, 2001).

La obra de Fontanelle demuestra el interés científico existente en la época por estas cuestiones, sin embargo, también muestra una tendencia que se vio y se vería en todas la obras referentes al tema en esa época y en los años subsecuentes. Debido a la falta de credibilidad y a la aún dominante presencia de la religión, la mayoría de autores que escribían al respecto enmascaraban sus teorías con ayuda de la literatura, así, se valían de la estética y la fantasía literaria para difundir en forma de historias las teorías que, de otra forma, serían rechazadas. De este modo, se produjeron algunas de las obras literarias más hermosas e innovadoras de todos los tiempos como el Somnium de Johannes Kepler de 1634, Voyage dans la lune de Cyrano de Bergerac de 1649 y la ya mencionada Etretiens sur la Pluralité des mondes (Puerta 2001), todas ellas obras que mezclaban lo literario y artístico con lo científico. Esta tendencia se mantuvo latente hasta casi inicios del siglo XIX y gracias a ella el pensamiento pluralista de la vida y de los mundos se diseminó por Europa, generando de a poco un cambio en la percepción que el europeo promedio tenía acerca del espacio.

Siglo XIX No obstante, había una barrera que debía ser cruzada antes de que la comunidad científica y la sociedad en general aceptaran la concepción de una infinidad de mundos con sus formas de vida, era necesario excluir cualquier fuerza sobrenatural del proceso formativo dela vida. Esto obviamente había sido una de las problemáticas más grandes de la teoría del pluralismo y no encontraría solución, sino hasta mediados del siglo XIX cuando Charles Darwin publicó su libro El origen de las especies y postuló una teoría completamente mecanicista del cómo surgió y cómo se diversificó la vida en La Tierra. Un aspecto a menudo ignorado del trabajo de Darwin es el hecho de que en realidad su teoría de la evolución consiste en la unión de cinco o seis teorías, según Mayr (1991) 1. Evolución, 2. Origen Común, 3. Diversificación de las especies, 4. Gradualismo, 5. Selección Natural. La aceptación de cada una de estas teorías no era equitativa respecto a las otras. Esto quiere decir que hasta los más fervientes seguidores de Darwin solo aceptaban dos o tres de sus teorías mientras rechazaban las otras tajantemente. Esto produjo la formación de distintos tipos de darwinismo, el que nos ocupa en este momento se desarrolló poco después de 1859; durante este periodo, se denominaba darwinista a cualquier persona que apoyase la explicación del mundo viviente a través de causas naturales (Mayr, 1991). Entonces, mientras el darwinismo ganaba adeptos y generaba una de las revoluciones científicas más impresionantes

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de todos los tiempos, las explicaciones sobrenaturales del origen de la vida sufrían un declive estrepitoso.

Finalmente, la idea de un infinito plagado de mundos y tal vez de formas de vida tenía camino libre, un universo plural era ahora posible y la vida finalmente podría cobrar importancia como fenómeno cósmico. La astrobiología pudo surgir a mediados del siglo XX y, gracias al pensamiento pluralista que se generalizaba, pasó de ser un tema menor a una ciencia respetada y en crecimiento. Todo esto gracias a los esfuerzos de muchos hombres a lo largo de la historia que lucharon para que viéramos infinitas posibilidades para el universo y la vida.

Conclusiones El pensamiento pluralista es vital para nuestra concepción actual del universo y la forma en que decidimos investigarlo, sin embargo pese a que su influencia solo parece observable en la actualidad esta idea posee una historia larga y algo tortuosa. Estos hombres lucharon en sus épocas por defender lo que penaban y ahora gracias a ellos nuestro pensamiento pluralista sobre el cosmos es posible.

Bibliografía Chela-Flores J. (2011).The Science of Astrobiology: A Personal View on Learning to Read the Book of Life, Springer.

Mayr, Ernst. (1991).Una gran controversia, Barcelona.

Puerta, Germán. (2001). Vida en otros mundos. Bogotá.

Rowland, Ingrid. (2010).Giordano Bruno. Barcelona.

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Russel B.(1967).Historia de la filosofía occidental.

Espasa-Calpe.

StaleyJ, (2003). Astrobiology, thetranscendentscience: the promise of astrobiology as an integrative approach for science and engineering education and research, Current Opinion in Biotechnology, Volume 14, Issue 3, June 2003, Pages 347-354, ISSN 0958-1669, 10.1016/S09581669(03)00073-9.

Steven D. (1984). Plurality of the worlds: The origin of the extraterrestrial life debate from Democritus to Kant. Cambridge.

Stocker, T. (2009) The Paleolithic paradigm, Autorhorse Lucrecio Tito. De la naturaleza de las cosas, Edición de Ismale Rocío Meliá, Akal/clásica.pp.

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MICROALGAS PRESENTES EN ECOSISTEMAS TERRESTRES EXTREMOS COMO FUENTE INEXPLORADA DE RECURSOS BIOTECNOLÓGICOS Microalgae in extreme terrestrial ecosystem as a unexplored source of Biotechnology Resourses Mario Andrés Forero Cujiño, Biólogo.

Departamento de Biología, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional de Colombia, Sede de Bogotá, Colombia. maforeroc@unal.edu.co

Resumen En el presente artículo de revisión, se pretende mostrar algunos trabajos realizados en diversos ecosistemas con condiciones ambientales extremas alrededor del mundo; en los cuales se ha establecido la presencia de ciertos grupos de microalgas extremófilas, como cianobacterias y chlorophytas, que gracias a su diversidad metabólica son capaces de adaptarse a ambientes extremos. Se presentan trabajos específicos enfocados en la caracterización taxonómica, la interacción con el medio y el sustrato donde habitan estos microorganismos presentes en ambientes acuáticos hipersalinos y desiertos polares en el Ártico y la Antártida. Finalmente se quiere dejar abierta la pregunta, de cómo se podrían emplear todas las características excepcionales de estos microorganismos como una fuente inagotable de biotecnología y de aprendizaje sobre los procesos evolutivos y astrobiológicos.

Palabras clave: Cianobacterias, ambientes extremos, endolíticas, halófitas.

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Abstract In the present review article is to show some works in diverse ecosystems with extreme environmental conditions around the world, in which it has been established the presence of certain groups of Extremophilic microalgae such as Cyanobacteria and Chlorophytas, thanks to its metabolic diversity are able to adapt to extreme environments. We present specific work focused on taxonomic characterization, interaction with the environment and the substrate in habited these microorganisms present in hypersaline aquatic environment sand polar deserts in the Arctic and Antarctica. Finally we want to leave open the question of could use all the unique features of these microorganisms as inexhaustible source of learning about biotechnology and evolutionary and astrobiological processes.

Keywords: Cyanobacteria, extreme environments, endolithic, halophytes

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Introducción Las microalgas son organismos unicelulares muy heterogéneos en cuanto a su morfología, tamaño y variedad de colores. Sin embargo, comparten características similares como la presencia de clorofila a (Chl-a) y otros pigmentos accesorios importantes en la fotosíntesis (Díazet al., 2012). Son de gran importancia biológica debido a que son los organismos fotosintéticos principales de aguas dulces y marinas, productores de oxígeno y de gran cantidad de sustancias orgánicas.

Estos organismos son ampliamente utilizados en biotecnología en diversos sistemas de producción, gracias a su gran capacidad para transformar sustancias inorgánicas en moléculas orgánicas de importancia industrial, tales como lípidos, proteínas, carbohidratos y pigmentos. También son utilizadas ampliamente como agentes para el tratamiento de aguas contaminadas, en biorremediación (De-Bashan & Bashan, 2010) y/o para el biomonitoreo del estado trófico de algunos ecosistemas, mediante la utilización de técnicas de inmovilización con polímeros (Pinilla et al., 2010). Actualmente, su cultivo a gran escala se ha incrementado considerablemente debido a sus elevadas tasas de crecimiento, lo que permite ventajas tecnológicas y comerciales en comparación con técnicas convencionales para la producción de nutrientes (Thajuddin & Subramanian, 2005).

Las sustancias orgánicas generadas por estos microorganismos son producidas en composición y concentraciones variables y estos productos son influenciados por la naturaleza del organismo, su fisiología y las condiciones de cultivo (Tokusoglu, Ö. & Ünal, M citado por Díaz et al., 2012). Son precisamente estas condiciones de cultivo las que permiten que ciertas especies de microalgas sean muy especiales y puedan proliferarse y mantenerse con cinéticas de crecimiento muy elevadas en ambientes extremos.

MACROALGAS PRESENTES EN ECOSISTEMAS TERRESTRES

Adaptación a ambientes extremos Muchos de estos microorganismos han inventado estrategias para afrontar y adaptarse a diferentes entornos con una amplia gama de parámetros fisicoquímicos. La combinación tan especial de estos parámetros como el tipo de suelo, la radiación solar y la presencia de metales pesados en los cuerpos de agua logran generar ecosistemas acuáticos extremos como hábitats para ciertos microorganismos.

La diversidad metabólica es una de las principales características que los microorganismos, en especial las microalgas, utilizan para adaptarse a ambientes extremos; en la cual la fotosíntesis es la vía autótrofa más común empleada por eucariotas, mientras los organismos procariotas han inventado una variedad de vías autótrofas en las cuales utilizan fuentes de energía diferentes a la luz solar (Deutsches & Raumfahrt, 2000).Son este tipo de adaptaciones las que permiten, por ejemplo, que algunas bacterias puedan habitar lugares subterráneos profundos que incluso no pueden ser alcanzados por la luz solar.

Se presentan algunos ejemplos de microorganismos en rocas cristalinas profundas en acuíferos a varios cientos de metros bajo la superficie (Stevens & McKinley, 1995 citado por Deutsches & Raumfahrt, 2000) en el interior del hielo Antártico perforado a cientos de metros de profundidad y en las regiones del permafrost en Siberia (Gilichinsky et al., 1993 citado por Deutsches & Raumfahrt, 2000). También se han encontrado en el interior de rocas en desiertos fríos o calientes que proporcionan nichos ecológicos para comunidades microbianas endolíticas. (Siebert and Hirsch, 1988; citado por Friedmann, 1993) Algunas Cianobacterias y Chlorophytas cripto endolíticas predominan como microorganismos termófilos en ecosistemas desérticos fríos y calientes. Estos organismos colonizan areniscas a unos pocos metros por debajo de la superficie, formando capas de microalgas que actúan como productores primarios a la vez que hongos y bacterias son consumidores. Esto permite la formación de un microclima que aísla el ambiente hostil reinante en el medio (Deutsches & Raumfahrt, 2000).

Específicamente en algunos desiertos polares en el Ártico y la Antártida— donde la gran mayoría de personas pensarían que no sería posible la supervivencia de ningún tipo de organismo— encontramos con gran sorpresa que se encuentran ciertas microalgas capaces de soportar y habitar este tipo de ambientes con temperaturas extremadamente bajas y escases de agua. En este caso, son las cianobacterias y las algas hipolíticas, los organismos que se encuentran como habitantes permanentes de estos lugares. Estos organismos unicelulares están creciendo y prosperando en un ambiente extremo donde las temperaturas se encuentran por debajo de los 30ºC, el agua es mínima y las condiciones de luz se reducen a casi nada. Además, se estableció que la productividad primaria de la que se habló anteriormente se encuentra fuertemente relacionada con el patrón de las rocas causada por la continua actividad periglaciar (Thomas, 2005).

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Figura 4.1. Spirulina sp.

MACROALGAS PRESENTES EN ECOSISTEMAS TERRESTRES

Otras investigaciones reportan trabajos que pretenden dar a conocer otro tipo de adaptaciones de las microalgas a ambientes extremos y cómo estos organismos han evolucionado y han llegado a ocupar diferentes nichos en nuestro planeta. Se destacan la caracterización de tres especies de microalgas halófitas aisladas de ecosistemas extremos ubicados en la región de los Andes Centrales de Chile, Bolivia y Argentina, los cuales presentan gran número de cuencas cerradas con depresiones centrales ocupadas con lagos salinos y salares. En estos lugares, la concentración salina varía desde aproximadamente 100 a 600 mg / L TDS. En este caso particular se registra en el salar Atacama en Chile, la presencia de las microalgas Chlorella fusca, Dunaliella salina y Spirulina sp (Figura 4.1), con las cuales se pretende establecer el perfil bioquímico para acceder a su potencial como posibles fuentes biotecnológicas y comerciales (Díaz et al., 2012).

Conclusiones Podemos afirmar que las cianobacterias y otras microalgas extremófilas son microorganismos con una diversidad metabólica y fisiológica excepcional, de los cuales hasta ahora estamos empezando a conocer sus características funcionales; lo cual genera una gran intriga por descubrir cómo se podría utilizar esta fuente inagotable de recursos como una herramienta biotecnológica para el uso en procesos industriales que permitan la realización de procesos, que serían más eficientes bajo condiciones fisicoquímicas extremas (Thomas, 2005). Esto no solo aporta información valiosa en el nivel productivo, sino que contribuye notablemente a la investigación en astrobiología; pues aporta evidencia de organismos extremos y sus ambientes de desarrollo, para posteriores extrapolaciones a otros lugares del universo y para el entendimiento de procesos evolutivos.

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Bibliografía De-bashan, L. y Bashan, Y. (2010). Immobilized microalgae for removing pollutants: Review of Immobilized microalgae for removing pollutants: Review of practical aspects. Bioresource Technology; 1611–1627.

Deutsches Zentrum Für Luft- und Raumfahrt (2000). The microbial world and the case for Mars Gerda Horneck. Institut für Luft- und Raumfahrt medizin, Strahlen biologie. Planetary and Space Science 48, 1053-1063.

Díaz, P., Stegen, S., Queirolo, F., Arias, D. y Araya, S (2012): Biochemical profile of halophilous microalgae strains from high-andean extreme ecosystems (NE-Chile) using methodological validation approaches. Journal of Bioscience and Bioengineering, 113, 6, 730–736 Friedmann, E.I (1993). Antarctic Microbiology. Wiley-Liss, New York, (1993).

Pinilla, G., Melgarejo, L. y Montenegro, L. (2010).

Biomonitoreo del estado trófico de ecosistemas acuáticos lénticos con microalgas inmovilizadas.

Bogotá: Universidad Nacional de Colombia - sede Bogotá, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología.

Thajuddin, N. and Subramanian, G. (2005). Cyanobacterial biodiversity and potential applications in biotechnology, Curr. Sci., 89, 47–57.

Thomas, D. N (2005). Photosynthetic microbes in freezing deserts. Trends in Microbiology, 13 No.3 March.

Tokusoglu, Ö. and Ünal, M (2003). Biomass nutrients profiles of three microalgae: Spirulina platensis, Chlorella vulgaris, and Isochrisis galbana, Food Chem. Toxicol, 68, 1144–1148.

Forero M. 2013. Spirulina sp. Tomada en Curso Internacional de Taxonomía, Ecología y Toxicología de Cianobacterias.

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La revista de astrobiología VIDA SIN FRONTERAS es de circulación anual, formato impreso en una tinta; tiene como objetivo la divulgación de la astrobiología, para personas conocedoras del tema. Por tal razón, los artículos deben ser de carácter científico, para público especializado; sin embargo, no deben ser totalmente técnicos, pues deben ser accesibles para otras áreas del conocimiento.

Los artículos podrán ser de revisión, estudio con base en datos existentes o estudios propios, escritos por personas con conocimiento o interés en astrobiología o ciencias relacionadas.

Los artículos deberán tener una extensión máxima de 6 páginas, escritos en Times New Roman 12pp espacio sencillo, márgenes de 3x3 cm. Deberán contener: Título* Que resuma la idea central u objetivo, el lugar de trabajo (si hubiere lugar) y métodos (si hubiere lugar).

Resumen /abstract* Debe ser escrito tanto en español como en inglés, debe contener introducción, objetivos, materiales y métodos, resultados y conclusiones. En los casos de los trabajos de revisión, deberá contener parte de las secciones trabajadas. El resumen no debe exceder las 250 palabras.

Palabras clave/keywords* Deben aparecer las palabras más importantes del trabajo, no deben ser más de cinco.

Introducción* Que recopile un marco histórico y el propósito o iniciativa para realizar el trabajo.

Objetivo Donde se explique el propósito del trabajo, debe ser claro. Recuerde que los objetivos deben ser escritos en infinitivo (respecto al tiempo verbal).

Materiales y métodos ¿Qué usó? ¿Cómo lo usó? Escrito claro, conciso y en detalle, de tal manera que pueda ser replicado.

Resultados Debe mostrar lo obtenido de su investigación, de forma clara y concisa. Recuerde que no debe tener gran extensión para explicar adecuadamente sus resultados. Haga uso de tablas y figuras (ver tablas y figuras) esto ayudará bastante.

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Discusión Los puntos de vital importancia que generen un impacto deben ser discutidos y tratados. Recuerde mantener una línea de discusión, de tal manera evitará perderse y no llegar a una discusión concluyente.

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