ARCHAEAS: importancia científica en las áreas del conocimiento e investigación

in #stem-espanol6 years ago
¿Qué se sabe sobre las Archaeas? ¿En qué tipo de investigaciones es útil lo que se sabe de ellas?


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Imagen 1. Autor de la imagen: Johann Dréo. En Wikimedia Commons.

Hola steemados amigos. Gracias por leer, sus comentarios y su apoyo.

Nos toca proseguir con el tema de las ARCHAEAS.

Ya hemos desarrollado los siguientes puntos: estructura, clasificación taxonómica y clasificación según su modo de vida.

Nos queda, entonces, de los puntos señalados a tratar sobre las Archaeas los siguientes: importancia científica y usos o aplicaciones tecnológicas.

Hoy desarrollaremos su importancia científica enfocada en los conocimientos obtenidos sobre ellas y sobre las áreas de investigación que surgen a partir de esos conocimientos.

Comencemos, entonces, con el tema de hoy.

IMPORTANCIA CIENTÍFICA DE LAS ARCHAEAS

La investigación científica sobre las Archaeas es cada vez mayor. Esto se debe a que surgen más datos y por lo tanto más preguntas sobre ellas y sobre los datos que arrogan.

Como son muchas las áreas del conocimiento e investigación que hoy en día existen sobre estos organismos vamos a tratar de describir las que se consideran los más relevantes.

Las Archaeas parasitarias y patógenas son casi inexistentes.

El primer hecho que quiero resaltar es que la existencia de Archaeas PARASITARIAS O PATÓGENAS para el ser humano u otro ser vivo es muy mínima si es que existe.

Desde el 2007 se habla de supuestos casos de parasitismo y de patogenecidad. Veamos algunos de ellos.

Se señala que Nanoarchaeum equitans parásita a Ignicoccus hospitalis (imagen 2) la cual es otra Archaea.


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Imagen 2. Nanoarchaeum equitans en contacto con Ignicoccus hospitalis. Autor de la imagen: Karl O. Stetter. En Wikipedia/Wikimedia Commons.

Sin embargo, también se cree que puede ser una relación simbiótica.

La Nanoarchaeum equitans necesita estar en contacto con Ignicoccus hospitalis para poder sobrevivir (se beneficia) y parece que no aporta ningún beneficio pero tampoco se ha reportado que cause algún daño. Por lo tanto, podría ser una relación comensal.

También, últimamente se ha relacionado Archaeas metanógenas con trastornos o infecciones periodontales en el ser humano.

Las enfermedades periodontales pueden causar daños en el periodonto como se observa en la imagen 3.


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Imagen 3. Enfermedad periodontal. Radiografía mostrando pérdida significativa de hueso entre dos raíces de un diente. El hueso alveolar se ha resorbido debido a infección bajo el diente, reduciendo el soporte óseo de los dientes. En Wikipedia/Wikimedia Commons.

También se ha relacionado a las Archaeas metanógenas con cáncer en el colón y con diverticulosis.

Es necesario hacer notar que precisamente para prevenir, tanto el cáncer del colón como la diverticulosis, se recomienda consumir suficiente fibras vegetales y es sobre este tipo de materia que actúan las Archaeas metanógenas para ayudar a su degradación.

Lo cierto es que, ninguna de estas relaciones ha sido corroborada totalmente y aunque fuesen confirmadas llama la atención que, siendo tan abundantes en la naturaleza, existan en tan mínimo porcentaje Archaeas patógenas.

Y esto sucede a pesar de su gran parecido con las bacterias. Pero ya señalamos, en un post anterior (ARCHAEAS: estructura y clasificación taxonómica), que ese parecido es solo externo, morfológico. Que los componentes químicos o bioquímicos de ambos grupos tienen diferencias fundamentales.

Tales diferencias son, precisamente, las que han llevado a separarlas en Dominios diferentes: Archaea y Bacteria.

Surge la pregunta ¿Qué hace a las Archaeas tan poco patógenas? Queda para la ciencia, para los investigadores, encontrar respuestas a este tipo de pregunta.

Contribución a los estudios de la evolución.

Actualmente se les considera evolutivamente más cercanas a las eucariotas que a las bacterias. Es más se señala que originaron a las eucariotas.

Por su antigüedad son un recurso importante para el estudio de la evolución.

Se considera que existen desde hace 3.500 millones de años, aunque se han encontrados lípidos de isopreno; propios de las Archaeas, en sedimentos formados hace 3.800 millones de años.

Lo anterior las convierte en uno de los seres vivos más antiguos por lo que su estudio puede aportar datos que permitan comprender la evolución de los organismos.

Por ejemplo, los ambientes extremos en donde viven parecen ser similares a las condiciones del planeta en esa época remota.

Las fuentes hidrotermales actuales son ambientes parecidos a los de hace 4.000 millones de años.

Veamos dos ejemplos de ellas:

Ejemplo 1:


Fuente

Imagen 4. Fuentes hidrotermales suboceánicas. Guardan parecido con aquellos donde probablemente se formaron las primeras formas de vida. Autor de la imagen: NOAA. En Wikipedia/Wikimedia Commons.

Ejemplo 2:


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Imagen 5. Fuente o respiradero hidrotermal de la dorsal Atlántica. También guarda parecido con los primeros ambientes del planeta donde aparecieron las primeras formas de vida. Autor de la imagen: P. Rona. En Wikipedia/Wikimedia Commons.

La investigación de los ambientes extremos donde viven las Archaeas y el conocimiento sobre ellas pueden aclarar muchos puntos sobre los procesos evolutivos.

Contribución a la Astrobiología.

La Astrobiología, entre otras cosas, se dedica al estudio de la posibilidad de existencia de vida en otros planetas o satélites. Para ello recibe información de muchas disciplinas, entre ellas la Biología.

Las condiciones ambientales de estos planetas y satélites son extremas: muy calientes, muy frías, muy ácidas, etc. Por ello, la posibilidad de que haya vida en ellos era considerada muy remota.

Los extremófilos, entre ellos las Archaeas, han cambiado ese panorama. Su existencia ha demostrado de forma inequívoca que puede haber seres vivos microscópicos en esos ambientes.

Así que, el estudio de los extremófilos, y por ende de las Archaeas, puede aportar datos, y lo ésta haciendo, de cómo pudieran ser los organismos que allí habiten si es que existen.

Además, muchos de esos ambientes, son comparables con los ambientes donde viven los extremófilos. Por lo tanto, tienen dos elementos de donde conseguir información: los extremófilos y el ambiente donde viven.

Hay varios planetas y satélites que son candidatos a que haya formas de vida en ellos. Vamos a ser referencia a dos de ellos.

Europa:

Es un satélite natural de Júpiter. Su superficie es helada pero se cree que debajo de ella puede existir un océano de agua líquida (imagen 6).


Fuente

Imagen 6. Estructura interna y características de Europa. Autor de la imagen: Kelvinsong. En Wikipedia/Wikimedia Commons.

El hecho de que pueda haber agua líquida y sabiendo que existen organismos capaces de vivir en fríos extremos; los psicrófilos, abre la posibilidad de que exista, en Europa, algún tipo de organismo adaptado a esas condiciones.

Titán:

Otro de los candidatos es Titán (imagen 7), el satélite más grande de Saturno.


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Imagen 7. Titán en color natural por la sonda Cassini-Huygen. Autor de la imagen: NASA/JPL/Space Science Institute. En Wikipedia/Wikimedia Commons.

Titán tiene la particularidad que cuenta con una atmósfera considerable. Ésta atmósfera ésta formada principalmente por nitrógeno y metano. El metano cumple el papel que cumple el agua en nuestro planeta. Forma nubes, ríos, lagos y hasta produce lluvias de metano (imagen 8).


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Imagen 8. Satélite Titán de Saturno. Desarrollo de nubes de metano y de una estructura superficial oscura y de bordes definidos, que sugiere la presencia de un lago de metano líquido. Autor de la imagen: NASA/JPL/Space Science Institute. En Wikipedia/Wikimedia Commons.

Sin embargo, el metano, es destruido constantemente por la luz ultravioleta lo que debería disminuir su cantidad, pero eso no sucede.

Además, al ser destruido se origina hidrógeno y acetileno. El hidrógeno producido desaparece.

Estos hechos, conservación de la cantidad de metano y desaparición del hidrógeno, hace suponer la existencia de vida en este satélite.

Como las Archaeas metanógenas son capaces de vivir en ambientes extremos y producen metano, entonces, un microorganismo similar a ellas son candidatos a ser un tipo de vida en Titán.

Por ello, su estudio es valioso para la Astrobiología, porque aporta datos importantes para comprender o visualizar alguna forma de vida en Titán.

Participación en el Ciclo del nitrógeno.

El nitrógeno es fundamental para la vida. Forma parte de todo ser vivo. De sus proteínas y de sus ácidos nucleicos: ADN y ARN.

Y la atmósfera es una enorme reserva de este elemento. El 78 % de ella es nitrógeno atmosférico (N2).

Sin embargo, esa forma de nitrógeno existente en la atmósfera no es utilizable por los seres vivos. Este tiene que ser fijado a una forma utilizable: amonio, nitrito o nitrato.

Esa fijación se le atribuye, desde hace mucho tiempo, solo a las bacterias.

Hoy en día, las investigaciones ponen de manifiesto que las Archaeas también intervienen en el Ciclo del Nitrógeno ayudando en el proceso de fijación.

Pero en los diagramas sobre este ciclo que aparecen en los libros de textos y páginas de internet no son incluidas y solo aparecen las bacterias como podemos apreciar en esta imagen:


Fuente

Imagen 9. Ciclo del nitrógeno. Nótese que aparecen las bacterias en el proceso pero no las Archaeas. Autor de la imagen: Johann Dréo. En Wikimedia Commons.

Esto puede tener dos causas.

Primero. La información es muy reciente y no ha sido incorporada.

Segundo. Se requiere más investigación sobre el tema.

Realizan metanogénesis.

La metanogénesis es proceso metabólico a través del cual, a partir de determinadas sustancias, principalmente CO2 se produce metano. Además del CO2 también se puede realizar con ácido acético, metanol, etc.

Hasta el momento se creía que este proceso era exclusivo de las Archaeas.

Pero recientemente se ha reportado que las hojas de las plantas emiten metano pero el proceso de producción es desconocido.

La producción de metano, hoy en día, tiene mucha importancia ya que este gas tiene un efecto invernadero mucho mayor que el CO2.

Sin embargo, ya se sabe que hay Archaeas y bacterias que consumen metano. O sea, son metanotrofas. Esto ayuda a reducir la cantidad de este gas en la atmósfera y aminorar el efecto climático.

Las Archaeas extremófilas contienen extremoenzimas.

Cada tipo de Archaea extremófila necesita de enzimas especiales que funcionen en el medio extremo donde viven. Esas enzimas son las extremoenzimas.

Por ello, para cada tipo de ambiente extremo existen tipos de extremoenzimas.

Eso ha permitido agruparlas, de forma similar que las Archaeas, formándose grupos como: termófilas, halófilas, acidófilas, radiófilas, Psicrófilas, etc.

Este tipo de enzimas tiene actualmente una gran importancia tecnológica por el uso que se les puede dar como veremos en el próximo post.

Quedan, todavía, muchas áreas relacionadas con el conocimiento científico sobre este grupo de organismos. Pero, las que se han señalado ya ponen en evidencia su importancia en el campo de las ciencias.

Además, al desarrollar el próximo post se hará referencia a otras áreas del conocimiento relacionadas con ellas.

Hasta aquí este post. Espero les haya gustado y principalmente les sea de utilidad.

Lecturas recomendadas:

  1. ARCHAEA NO SOLO CONSUME EL METANO DEL MUNDO, SINO QUE ES ABUNDANTE Y SIRVE DE ALIMENTO A OTRAS ESPECIES

  2. Astrobiología

  3. Ciclo del nitrógeno

  4. CICLO DEL NITRÓGENO

  5. DOMINIO ARCHAEA – BIOLOGÍA 1

  6. El ciclo del nitrógeno

  7. El desafío de la metanogénesis en bovinos

  8. Enfermedad periodontal

  9. Europa (satélite)

  10. Extremoenzima

  11. Fuente hidrotermal

  12. Importancia del dominio Archaea

  13. La Astrobiología: un viaje al origen de la vida en el universo

  14. La vida en la tierra. Archaebacterias. Janet Casique-Almazán

  15. Metanogénesis

  16. Nanoarchaeum

  17. Primeras formas de vida conocidas

  18. Titán (satélite)

  19. UN ORGANISMO PODRÍA REDUCIR EL CAMBIO CLIMÁTICO

HASTA EL PRÓXIMO POST

LAS ARCHAEAS CUMPLEN UN IMPORTANTE PAPEL EN LA VIDA DEL PLANETA

SALUDOS, UN ABRAZO DESDE SAN FERNANDO DE APURE, VENEZUELA

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Excelente contenido, como de costumbre nuevamente buen aporte @josedelacruz. Compa es posible que compartas un post sobre los aceptos de utilidad tecnológica de las Archaeas, me gustaría conocer tu punto de vista en relación a la participación fisiológica de las Archaeas en el mundo agropecuario. Saludos amigo

Hola @lupafilotaxia. Mi próximo trata de la importancia y utilización tecnológica, principalmente la biotecnológica, de las Archaeas. Estaba incluida en este post pero se hizo demasiado largo y preferí dejar la utilización tecnológica para el próximo post. Saludos y gracias por leer y tu apoyo.

Como siempre muy didáctico, no solo me ayudas a comprender lo que no tuve claro mientras estudiaba sino que haces que me vaya apasionando con tus temas, por si mañana no puedo te deseo que pases un Feliz Día del Padre en unión de tus hijos e hijas y toda tu hermosa familia. Abrazos

Hola @reciclajeymas. Que bueno que apasionen estos temas biológicos. Gracias veremos que hay mañana je je.

Excelente. Inquietud respondida. Saludos

Hola. Si por fin después de tanta espera. Saludos.

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Hola @anaestrada. Gracias por leer y tu apoyo.

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Saludos @josedelacruz muy interesante los aspectos relacionados con dicho microorganismos, observe en uno de tus post que algunas son termófilas, pueden encontrarse estos microorganismos en los procesos de compostaje. Gracias por compartir información de interés !

Hola @amestyj. SI. En los compostaje siempre hay archaeas metanógenas que producen gas metano. Mi próximo post habla pero de su utilización en biodigestores. Lo público hoy o mañana. Saludos, gracias por leer y tu apoyo.

Excelente @josedelacruz estaré pendiente, nosotros hemos trabajado con biol en la fertilización de pastizales.

Hola @amestyj. Revisé el post donde preparan el bioproducto líquido. ¿esos microorganismos sólidos como los obtuvieron? ¿No saben que tipos de microorganismos son?. Al cerrarlo existe la posibilidad de que haya microorganismos anaeróbicos y pudiera haber archaeas y bacterias.

El otro post: Elaboración de un Biol (abono orgánico líquido fermentado). Ese es un biodigestor. Y con el estiércol están añadiendo archaeas metanógenas ya que estas están presentes en los intestinos de los animales y por tanto en sus heces, más aun si es de vacas. De un biodigestor se obtiene biogás y abono. Saludos.

Muy interesante el tema de las Archaeas, cada día aprendo mas con tus escritos, el desgaste entre el hueso y la raíz del diente, tomaré en consejo de consumir fibra, Gracias.

Hola @evero. Que bueno que te están siendo útiles mis post eso me impulsa a seguir en esta ruta. Saludos.

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