Eucariotas extremófilos: la temperatura

Psicrófilos

El agua es el solvente indispensable para la vida y debe estar presente en estado líquido para que haya crecimiento. Esto deja el límite práctico para el crecimiento ligeramente por debajo de los 0ºC.

Heteromita globosa es un microflagelado de distribución mundial muy común en los suelos y con una temperatura óptima para el crecimiento alrededor de 23ºC. Se ha estudiado desarrollo en las tierras bajas del Antártico cuyo ambiente físico se caracteriza por regímenes de humedad y de temperatura muy inconstantes que incluyen ciclos de helada-deshielo en plazos muy cortos y fluctuaciones de temperatura diurna de más de 20ºC (de vez en cuando 40ºC). Bajo estas condiciones muestra adaptaciones que le permiten sobrevivir a los ciclos de helada-deshielo, por medio de un rápido y termo-sensible enquistamiento y exquistamiento, y por la utilización óptima de su recursos durante periodo cortos que permiten a esta especie templada crecer activamente a temperaturas bajas cerca a 0ºC.

Por lo menos 24 especies de protistas y algunos liquenes y musgos crecen en estas condiciones además de las bacterias.

También en el mar helado del Antártico se ha estudiado ampliamente la adaptación al crecimiento a bajas temperaturas y se ha encontrado un amplio abanico taxonómico de flagelados. En estudios con el ciliado Euplotes sp, Lee & Fenchel (1972) compararon 3 especies morfológicamente similares aisladas del mar helado del Antártico, de aguas templadas y de aguas tropicales. Encontraron que el rango de temperatura para las tres especies se solapaba, pero la especie del Antártico, Euplotes antarcticus, era incapaz de sobrevivir poir encima de 17ºC.

Se informa que el ciliado Holosticha sp es incapaz de dividirse por encima de -2ºC (Lee & Fenchel, 1972).

Garrison & Buck (1989a) informan que en el Mar de Weddell, a una temperatura no registrada pero cerca del borde del mar helado, la biomasa heterotrofica está dominada por flagelados y ciliados, y, en menor cantidad, por otros protistas y micrometazoos. Así mismo, en el mar helado aparece una una población rica y variada compuesta por microorganismos que incluyen fotótrofos (diatomeas y flagelados) y heterótrofos (flagelados, ciliados y micrometazoos). La presencia de heterótrofos indica un red trófica activa.

Las modificaciones para desarrollarse a baja temperatura, al igual que en los sistemas de alta temperatura pero en sentido contrario, deben involucrar una modificación sustancial de lípidos de la célula o de la composición de ácidos grasos para mantener la fluidez de la membrana. Probablemente, en la estabilidad de la baja temperatura del mar, el flagelado ha perdido la habilidad de sintetizar algunos componentes, quizás los lípidos o los ácidos grasos, por lo que son ya incapaces de crecer a temperaturas más altas.

El intenso coloreado de la nieve en ciertas zonas puede ser causado por una variedad de eucariotas fotosintéticos como Chlamydomonas nivalis, Chloromonas (Scotiella), Ankistrodesmus, Raphionema, Mycanthococcus y ciertos dinoflagellates que representan una bien conocida ilustración de adaptación al frío extremo.

Termófilos

El eukaryota termófilo mejor estudiado es el fotótrofo acidófilo Cyanidium caldarium. Su afiliación taxonómica exacta todavía es incierta, pero generalmente se agrupa con las "algas rojas" (rhodophytes) dado que sus cloroplastos poseen clorofila-a y C-ficocianina. Brock examinó cuidadosamente el crecimiento y ecología de este organismo y determinó su temperatura de crecimiento óptima en 45ºC y la temperatura máxima a la que había crecimiento fué 57ºC.

Los informes anteriores de crecimiento a temperaturas mucho más altas presentados por Copeland (hasta 75º - 80ºC), fueron descartados por Brock y sus colegas achacándolos a errores en la medición de las temperaturas.

Es interesante destacar que Brock aisló numerosas cepas de Cyanidium caldarium que crecían a diferentes temperaturas pero se encontró con que todos tenían la misma temperatura de crecimiento óptima: es decir, no parecía que se hubiesen desarrollado cepas adaptadas a crecimiento a temperaturas más altas.

Es también curioso señalar que, en la época en que Brock realizaba sus estudios (1978), todos los aguas y suelos ácidos de elevada temperatura en el mundo aparecían colonizados por Cyanidium salvo los arroyos ácidos en Hawaii que parecían estar desprovisto de vida. Brock sugiere que pueda deberse simplemente a que Hawaii es geologicamente "joven" y está alejado de otras zonas de manantiales calientes, por lo que tal vez Cyanidium no habría tenido la oportunidad de colonizar este hábitat en concreto.

Hay una variedad amplia de otros eucariotas que viven a temperaturas un poco menos extremas.

Brock fue un pionero en las investigaciones sobre organismos termófilos y enfatizó las dificultades para controlar las temperaturas de crecimiento en las observaciones ecológicas. Hay muchos hongos termófilos, que se han aislado del abono y de ambientes similares donde las temperaturas pueden exceder 80ºC, pero hasta que los cultivos del laboratorio demuestre crecimiento a estas temperaturas, las observaciones deben tratarse con cuatela. El límite superior para los hongos termófilos parece estar en la región de 60ºC (Tansey & Brock, 1978).

El poliqueto Alvinella pompejana (gusanos Pompeii), viven en excavaciones en las chimeneas de las aberturas hidrotermales submarinas, con un fuerte gradiente de temperatura que promedia unos 68ºC pero con picos frecuentes que exceden 81ºC. Aunque dejan sus madrigueras para alimentarse enfrentándose a drásticas disminucioneas de la temperatura, es posible que, como Heteromita (vease en Psicrófilos) pero en sentido inverso, el gusano controle procesos bioquímicos especiales durante esos momentos en que la temperatura es más baja.