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CSI en el desierto de Sonora

Por Kirsten Traynor
Ilustrado por Sabine Deviche

Traducido por Enith Sifuentes Vásquez

Mostrar/Ocultar palabras que debes conocer

  • Cianobacteria: un tipo de bacteria que obtiene su energía a partir de la fotosíntesis.
  • Desecar: eliminar el agua y secar.
  • Germinar: cuando las semillas comienzan a crecer y desarrollarse después de estar latentes.
  • Inóspito: lugar difícil para vivir.
  • Microbio: un organismo vivo tan pequeño que para verlo se requiere un microscopio.
  • Microscópico: muy pequeño para ser visto sin ayuda de un instrumento de aumento.
  • Puntual: que ocurre en intervalos o es interrumpido periódicamente.

Imagina el desierto, y un paisaje desnudo salpicado aquí y allá por los cactus le viene a la mente. Poca agua, sudor, calurosos días de verano y noches heladas de invierno hacen del desierto un lugar poco atractivo para la mayoría de los animales y las plantas. Pero escondido debajo de la superficie, el desierto está lleno de microbios-minúsculos, seres vivos que son demasiado pequeños para ser vistos sin aumento.

La corteza del suelo mostrando filamentos pequeñitos de microbios que mantienen juntos los granos de arena.Hay muchos tipos de microbios que viven en el desierto de Sonora, según el microbiólogo y catedrático, Ferran Garcia-Pichel, que estudia los minúsculos habitantes que sobreviven en el desierto inhóspito. Él y los otros investigadores en su laboratorio han descubierto que la mayoría de estos habitantes del desierto presenta forma de filamentos y son sumamente pequeños-si tuviera que trenzar 10-20 de ellos, sería solo tan grueso como una sola hebra de cabello humano.

Después de analizar varios lotes diferentes de suelo del desierto, el profesor Garcia-Pichel ha descubierto que el microbio más abundante en el desierto de Sonora es una bacteria verdeazulada llamada Microcoleus. Mientras que el desierto está seco, estos pequeños cavan un par de granos de arena por debajo de la superficie. Para sobrevivir en el medio ambiente  hostil del desierto, Microcoleus se deseca, lo que significa que se seca y se encoje hasta contener sólo el 1-2% de agua. Una vez seco, se sienta y espera. "Es muy bueno para hacer nada", explicó el científico de suelo, el  profesor Ferran Garcia-Pichel. No va mal cuando está seco, como el salami", sólo se sienta allí en animación suspendida.

Microbios produciendo pigmento marrón El protector solar de la naturaleza.

¿Por qué un científico dedicaría tantas horas a entender cómo sobreviven los habitantes del desierto? El profesor García-Pichel y las cianobacterias tienen una larga historia compartida. Casi treinta años atrás, Garcia-Pichel se encontraba divagando lo largo de la sinuosa costa de Baja camino a una estación de investigación de la NASA, donde se suponía que debía estar estudiando cómo los microbios forman densas alfombras en el mar . "Yo estaba a mitad de camino, conduciendo por este hermoso desierto cuando encontré estas extrañas películas o manchas en rocas de granito negro ", dijo. "Todos estaban en el lado norte. Eran tan oscuras, que eran simplemente negras". Fascinado por las manchas negras, Garcia-Pichel detuvo el auto, bajó de un salto y recogió algunas muestras.

Resultó que la cianobacteria que colonizaba las rocas de granito producía un compuesto especial de color marrón-dorado llamado escitonemina, que funciona como protector solar. El color oscuro protege a las cianobacterias de la luz ultravioleta dañina del sol.

Sobrevivir al calor del desierto

Vivir en el desierto es una vida dura. La única manera de sobrevivir es apagarse durante largos períodos de tiempo, una forma de hibernación bacteriana. Y a continuación, volver rápidamente en acción cuando llegan las lluvias, explica Garcia-Pichel. Incluso cuando las cianobacterias están inactivas y han apagado todos sus mecanismos de defensa activa, ellos aún están siendo bombardeadas por la dañina luz UV. Como no pueden reparar activamente su ADN o buscar radicales libres, ellos han invertido una gran cantidad de energía en la producción de una capa gruesa de estos pigmentos protectores que actúan como un filtro solar.

Mover de un tirón sobre una pieza de corteza seca del suelo revela los microbios verdes que crecen debajo.Pensando que podría haber tropezado con algo nuevo, Garcia-Pichel hizo una búsqueda de la literatura científica para ver si otros científicos se habían encontrado con este pigmento especial antes.

Para su sorpresa, los científicos suizos habían descrito allá por los años 1800, pero pocos estudios se han hecho desde entonces. Y así Garcia-Pichel estaba enganchado, fascinado por cómo tales seres vivos diminutos podrían sobrevivir en un ambiente tan hostil y desolado.

Así, mientras que sus temas de investigación holgazaneaban y no hacían nada, el profesor Garcia-Pichel se mantenía ocupado en su laboratorio,  estudiando lo que hace que estas criaturas sean tan resistentes. Muchas bacterias, plantas y hongos se reproducen por esporas que se encuentran en estado latente durante mucho tiempo hasta que las condiciones son las correctas y luego germinan, creando una nueva copia de la espora. Las esporas son una solución fantástica para sobrevivir a una sequía o un largo invierno. Sin embargo, en un desierto, el agua se evapora y drena rápidamente, sin dejar tiempo para la germinación de las esporas. Que es demasiado lento.

¿Sabías que el cuerpo humano puede ser de hasta un 80% de agua?Microcoleus tenía que encontrar una solución diferente. La humedad no dura en el desierto, lo que significa que los microbios no tienen tiempo que perder. Tan pronto como llegan las lluvias, estas cianobacterias filiformes al instante absorben el agua y vuelven a la vida.

La mayoría de los seres vivientes, incluidos nosotros, están llenos de agua. Aunque nos sentimos bastante sólidos, nuestros cuerpos se componen de un 80% de agua. Si se tratara de secar a alguno de nosotros o algún otro ser vivo hasta alcanzar solo un 1-2% de agua, no volveríamos a la vida cuando se nos rehidrate.

Pero a estos microbios no les importa. Una vez que llegan las lluvias, vuelven a la acción al instante, migrando a la superficie del suelo y tornándolo verde. Sus cuerpos se entrelazan, tejiendo una malla de filamentos finos que mantiene unido el suelo. Al abrirse camino a través del suelo, mantienen la superficie unida, creando una corteza biológica sobre el desierto. Estas superficies costrosa pueden resistir vientos huracanados sin dejar que el suelo se desprenda.

El lado frágil del habitante más duro del desierto

Invisible a nosotros, excepto cuando están mojados, estos pequeños son sujetos difíciles. Después de los ensayos de bombas nucleares en el desierto de Nevada en la década de 1950, se examinaron los alrededores en busca de signos de vida. Microcoleus resultó ser el habitante más duro del desierto, se encontró que vivía cerca al lugar de la explosión de la bomba. Aunque  son súper resistentes en climas extremos, sobreviviendo temperaturas cercanas a las de ebullición o a ser congelados, tienen un talón de Aquiles, un punto débil.

Lo único que les duele es cuando se comprime el suelo. La compactación del suelo por el ganado, el cultivo los suelos desérticos, las carreras de vehículos todo terreno a través del desierto y el desarrollo de las tierras desérticas — todas estas actividades comprimen el suelo y destruyen los habitantes microbianos que viven allí. Tan pronto como se compacta el suelo, estos microbios revelan su lado endeble, muriendo rápidamente.

Lamentablemente se necesita mucho tiempo para que los suelos se recuperen y que los microbios rehabiten la tierra comprimida. En muchos lugares, los microbios han desaparecido. En las reservas naturales de Oregon, donde el modo de vida occidental con la ganadería continúa hasta nuestros días, las costras de suelo intactas son difíciles de encontrar. Los microbios que sólo existen en las zonas cercadas lejos del ganado o bajo arbustos.

Los nativos americanos han aprendido a vivir en el desierto. Ellos andan en sus caminos, en vez de pisotear por todas partes. Tales comportamientos simples permiten que los microbios puedan prosperar, para que puedan tejer el suelo como una costra desierto. Cuando las costras del desierto desaparecen, no hay nada que proteja el suelo que se encuentra debajo. Sin estos microbios del suelo, la superficie del desierto es propenso a la erosión, lo que resulta en más tormentas de arena y tormentas de polvo.

Para ayudar a regenerar las costras del suelo en las zonas dañadas, el científico y catedrático Garcia-Pichel ha estado aprendiendo más sobre estos habitantes microscópicos del desierto utilizando algunas técnicas ingeniosas de Investigación de la escena del crimen (CSI, por sus siglas en inglés). Obtenga más información acerca de cómo se sigue la pista de estos microbios invisibles en el Seguimiento de lo Invisible.


Esta sección de Pregúntale a un Biólogo ha sido financiada por el Premio subvención de la NSF, número 020671.

Referencias:

Imágenes adicionales de Wikimedia.

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR

Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) es una de las muchas técnicas que se utilizan para descubrir pistas sobre los microbios del desierto.

 

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Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) es una de las muchas técnicas que se utilizan para descubrir pistas sobre los microbios del desierto.

 

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