Vida en medios de alta temperatura

1990/03/01 Urdanpilleta Iraola, Maxux Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biologia

Si o medio é especial, é dicir, demasiado quente, demasiado húmido ou demasiado salgado, sabemos que a maioría dos seres vivos desaparecen. Con todo, a información dispoñible sobre estas contornas é escasa.

Con todo, nestas contornas singulares podemos atopar uns poucos seres vivos:

• Lagos con auga salgada
• En cabezas de cego con augas minerais quentes
• En mares profundos
• Alta atmosfera
• Na neve que non desaparecen nunca

Sen ningunha dúbida, as máis singulares son as zonas de alta temperatura.

Influencia da temperatura

A temperatura é o parámetro que máis inflúe na actividade da célula.

Aínda que a temperatura ao longo do planeta é moderada, sempre atopamos zonas de alta temperatura nas proximidades dos volcáns. Só sobreviven as bacterias a máis de 60ºC. A maioría de plantas e animais desaparecen por encima dos 37ºC. A algúns investigadores parecíalle interesante saber até que temperatura pode durar cada ser. Neste sentido, Cohn realizou estudos exhaustivos e a conclusión máis importante que obtivo foi:

A medida que aumenta a temperatura, os grupos taxonómicos completos desaparecen.

Desde o punto de vista filogenético, os seres vivos poden ser de dous tipos:

• Eucariotas Regra
• Os procariotas O que non teñen núcleo, cuxo único exemplo son as bacterias.

Non podemos atopar seres vivos multicirculares que excedan os 50ºC.

Os seres vivos que poden exceder os 60ºC coñécense como termofilos e os procariotas, é dicir, só se desenvolven bacterias a estas temperaturas.

Pero entre os procariotas só podemos atopar algúns en biotopos superiores a 60ºC. Ademais, algunhas bacterias que viven a altas temperaturas non só son termofilos senón tamén acidófilos, é dicir, poden vivir a pH baixos.

A especie bacteriana máis termofílica illouse en 1982, dándolle o nome de Pyrodictium. Esta bacteria pódese desenvolver a 11ºC. Até hai pouco pensábase que os seres vivos só podían resistir até os 100ºC.

A pesar de que as investigacións levadas a cabo nos últimos anos deron lugar a contornas de 350ºC, considérase que a temperatura máis alta que poden soportar os seres vivos está entre 110 e 250ºC.

Estudo dos biotopos geotérmicos máis coñecidos

Os medios geotérmicos naturais son un medio idóneo paira estudar a ecoloxía dos microorganismos.

O pH dos mananciais tépedos nos que se estudou a ecoloxía microbiana é moi baixo. Esta acidez débese á formación de H ₂ SO ₄ producida por oxidación de sulfuros como H ₂ S e pirita (FES 2 ).

Os sulfuros atópanse moi abundantes nas proximidades dos volcáns. Estes sulfuros se oxidan rapidamente en presenza de osíxeno. Esta oxidación pode deberse a bacterias que oxidan espontaneamente ou S (xofre). Entre as bacterias que oxidan o xofre, o máis común é o chamado SULFOBULUS. Estes sulfobulus podémolos atopar en medios acedos ou quentes. Nestas zonas hai poucos peixes, pero podemos atopar algúns animais pequenos.

Algunhas bacterias termofílicas que viven en medios geotérmicos son importantes axentes bioquímicos, xa que participan no ciclo de elementos da natureza como o do xofre.

Termoestabilidad. Problema de Internet

Para que un organismo sobreviva a altas temperaturas, o máis importante é a termoestabilidad da membrana celular.

A maioría dos organismos mesófilos presentan membranas que se disolven rapidamente ao aumentar a temperatura. No caso dos organismos termofílicos, pódense quentar a altas temperaturas sen que a membrana perda a súa integridade.

As bases da termoestabilidad da membrana indícanse a continuación. A membrana de células eucariotas e eubacterias está formada por dúas capas.

Nesta capa atópanse incorporados os lípidos. Estes lípidos teñen dous aspectos: un é hidrófobo e o outro é hidrófilo.

A parte hidrófila oriéntase cara a fóra da célula tocando a auga. O hidrófobo cara ao interior, cun medio interior relativamente pobre en auga.

Cando esta capa formada por lípidos quéntase, as partes hidrófobas vólvense móbiles, comezando así a separarse.

A partir de una temperatura crítica, as moléculas sepáranse por completo dividindo a membrana.

Con todo, as bacterias termofílicas compórtanse doutra maneira no aumento da temperatura.

Sábese que a sensibilidade á temperatura da membrana está condicionada pola proporción dos lípidos en ácidos grasos.

Os ácidos grasos insaturados na membrana están moito máis libres. Por iso estes son moito máis sensibles á temperatura.

A maior proporción de ácidos grasos saturados, maior temperatura de fusión da membrana.

Por iso, obsérvase que nas bacterias termofílicas a proporción de ácidos grasos saturados é moito maior.

A célula non está composta unicamente por membranas biolóxicas, senón tamén por outros compoñentes macromoleculares. Estes ingredientes son proteínas e ácidos nucleicos. A proteína e o ácido nucleico teñen una configuración específica que deben manter si teñen actividade. A estrutura destas macromoléculas depende das interaccións que se producen no interior de cada molécula.

Estas interaccións son relativamente débiles e rompen facilmente pola temperatura. É o caso dos organismos clásicos (é dicir, proteínas e ácidos nucleicos).

Os últimos estudos apuntan a que as interaccións electrostáticas que se producen no interior da molécula dos casos de termofilos fan que a estabilidade térmica das proteínas sexa elevada. No caso dos ácidos nucleicos, o seu conformado mantense mediante interaccións de baixa enerxía. A súa estabilidade é moi dependente da temperatura.

A molécula de ADN está formada por dúas cadeas auxiliares, ambas as encadeadas. Cada nucleótido presente en cada cadea interacciona co nucleótido da cadea que lle precede formando pontes H (hidróxeno).

Estas unións rompen pola calor, separando as cadeas. Deste xeito, a molécula de ADN perde a súa funcionalidade.

Nos termofilos, con todo, debido á formación dunhas unións adicionais, a súa integridade non rompe debido á temperatura.

Futuro industrial dos organismos termófilos

Os organismos termofilos interesan á Biotecnoloxía por dous motivos:

• Porque poden crecer e sobrevivir en condicións especiais.
• Porque a estabilidade dos seus compoñentes moleculares é moi importante.

Os organismos termofílicos crearon gran curiosidade porque son capaces de producir encimas que poden traballar a altas temperaturas. Estas encimas termofílicas son máis estables que as encimas convencionais a temperaturas moderadas. Se un proceso industrial está formado por encimas termofílicas, o seu desenvolvemento será máis rápido canto maior sexa a temperatura ambiental.

Uso de termofilos

Son moi utilizadas nos ferros anaerobias dos depuradores. Utilízanse paira a produción dos seguintes compostos:

• Etanol
• Combustibles alcohólicos
• Ácido acético
• Antibióticos

Ademais dos microorganismos, as encimas que producen teñen gran importancia na industria, xa que reducen significativamente os custos dos procesos.