Estamos inmersos en una sopa de bacterias. En una gota de saliva humana hay millones. En un gramo de suelo fértil, miles de millones. Crecen dentro y fuera de las plantas y los animales. Están en el aire, el agua y la tierra. Hoy se sabe que las bacterias son mucho más antiguas y más diversas de lo que se creía. Y que son capaces de vivir donde ninguna otra criatura se atreve.

Tienen toda la pinta de una pila de panqueques vista de costado. Están hechos de carbonato de calcio y sedimentos marinos. Son microfósiles. Los restos fósiles de colonias bacterianas. Originalmente fueron una mezcla de partículas de sedimento y sustancias de origen metabólico. La gelatina que rodeaba la colonia bacteriana los atrapó. Y la colonia continuó creciendo hacia arriba, cocinando nuevos panqueques. Los microfósiles más antiguos fueron encontrados en Australia. Son los restos de bacterias productoras de oxígeno que vivieron hace 3400 y pico millones de años.

Es muy probable que ya no se encuentren microfósiles más antiguos. Las altas temperaturas y presiones de los tiempos previos borraron todo vestigio de estructuras biológicas. Pero las bacterias dejaron otro tipo de señales que dan fe de su remota existencia: los quimiofósiles. Se trata de depósitos de carbono y una sal llamada apatita, ambos de origen metabólico. Cuando aparecen juntos, el carbono dentro de la apatita, es una fuerte evidencia de que por allí pasaron las bacterias.

Las rocas más antiguas identificadas hasta ahora tienen 3870 millones de años. Las encontraron los científicos Clark Friend y Allen Nutman en la isla de Akilia, cerca de Groenlandia, en 1991.

Tres años después, otros dos investigadores, Stephen Mojzsis y Gustaf Arrhenius, le preguntaron a Friend si les prestaba esas viejas rocas. Le explicaron que querían analizarlas con una microsonda iónica de alta resolución y un espectrómetro de masa. La microsonda es un instrumento que reduce las muestras a átomos sueltos y los identifica. Costó 3 millones de dólares, pesa 8 toneladas. Está instalada en la Universidad de California en Los Angeles.

Mojzsis y Arrhenius querían averiguar si las rocas más antiguas del mundo guardaban señales de una vida igualmente antigua. Y encontraron que sí. Dentro de las rocas había carbono dentro de depósitos de apatita. Los quimiofósiles de la isla de Akilia son el vestigio de vida más antiguo que se conoce. Hace 3870 millones de años las bacterias ya se movían sobre la Tierra.

El ambiente de aquel entonces era muy diferente al actual. La radiación extraterrestre que llegaba a la superficie del planeta era tremenda, porque no había capa de ozono que la interceptara. La actividad volcánica arrojaba a la atmósfera sustancias tóxicas provenientes de las entrañas subterráneas. ¿Cómo eran las bacterias que habitaban ese paisaje? Los quimiofósiles no aportan suficiente información para responder esta pregunta. Así que la respuesta hay que buscarla en otra parte. Buscar, por ejemplo, bacterias que vivan hoy en ambientes parecidos a los de la Tierra joven. Las habitantes de los ambientes extremos.

Una gran variedad de bacterias viven a sus anchas en condiciones extremas. Extremas para los seres humanos, y en algunos casos para la vida en general (ver recuadro). Las bacterias halófilas, por ejemplo, viven en lagos salados y secaderos industriales de sal. Lugares donde otras células se deshidratarían en un periquete.

Las acidófilas, en cambio, prosperan en ambientes muy ácidos. Se las puede encontrar en el fondo del mar, cerca de grietas volcánicas por donde escapan los gases sulfurosos del interior del planeta. Son también barófilas, porque soportan las grandes presiones submarinas.

Algunas viven a más de 45°C. Se las llama termófilas. Las más exageradas, hipertermófilas, viven por encima de los 80 y en algunos casos por encima de los 100°C.

Pyrolobus fumarii es una hipertermófila de aquellas. Se reproduce óptimamente a 105°C. Por debajo de los 90°C tiene tanto frío que deja de crecer. A temperaturas un poco más bajas se muere -literalmente- de frío.

Evidentemente, a la hora de hablar de supervivencia las bacterias están varios lugares por delante del resto de sus compañeros en la aventura biológica de perdurar.

En la otra punta del termómetro están las psicrófilas. Las amantes del frío. Algunos miembros selectos de este grupo fueron presentados en sociedad en un artículo de la revista Science. John Priscu y un grupo de investigadores de distintas universidades estadounidenses encontraron microorganismos vivos dentro del hielo eterno de la Antártida. Un par de metros debajo de la superficie y a una temperatura que, en el mejor de los casos, no podía exceder los 0°C.

¿Es posible vivir dentro del hielo? La respuesta es sí. La explicación es que durante el verano polar, el sol derrite ciertas zonas de la capa de hielo contaminadas con partículas de polvo. Esto es posible porque la presencia del polvo disminuye el punto de congelamiento del agua. Entonces se forman bolsitas de agua líquida en el seno del agua sólida. El polvo y los microorganismos llegaron hasta allí del mismo modo: arrastrados por el viento. Después, la capa de hielo creció y los atrapó.

Actualmente, un equipo de investigadores de la Universidad de Innsbruck (Austria) estudia bacterias que viven a -5°C, a 3000 metros sobre el nivel del mar, en la cordillera de los Alpes.

Hoy existe toda una variedad de bacterias capaces de tolerar las condiciones de la tierra primitiva. ¿Fueron bacterias extremófilas los primeros habitantes del planeta? Probablemente, sí. Entonces, ¿cuáles aparecieron primero?, ¿las termófilas, las acidófilas, las barófilas, una combinación de algunas o de todas las anteriores? La pregunta es difícil de contestar. La respuesta, imposible de confirmar. De esas bacterias sóloquedan rastros indirectos (los quimiofósiles), que nada dicen acerca del ambiente en que vivían.

¿Empezó la vida en un manantial o un respiradero submarino particularmente calientes? Esta posibilidad, imaginada por Darwin en el siglo pasado, recibió particular atención en los últimos años. La existencia de las bacterias hipertermófilas y sus relaciones genealógicas parecían apoyarla. Sin embargo, un trabajo publicado en la revista Science ha puesto en duda esta posibilidad. Los autores son Nicolás Galtier y sus colaboradores de las universidades de Montpellier (Francia) y Texas (EE.UU.). El trabajo se basa en el estudio del ARN ribosomal bacteriano.

El ARN ribosomal es una molécula que interviene en la síntesis de proteínas. Está formado por una combinación de cuatro moléculas más pequeñas, cuyos nombres abreviados son C, G, U y A. Se ha establecido que existe una correlación entre la temperatura óptima de crecimiento bacteriano y la proporción de moléculas C y G en el ARN ribosomal. Cuanto mayor es la temperatura, mayor es el contenido de moléculas C y G.

Teniendo en cuenta esto, Galtier y su equipo construyeron un árbol genealógico de distintas bacterias, animales y plantas. La conclusión fue que la proporción de C y G en el ancestro común del cual descienden todos ellos corresponde al de un organismo que debería haber vivido por debajo de los 40°C.

¿Qué tienen las bacterias extremófilas que otros organismos no tienen? Poseen lo que Michael Gross, en el libro Life on the Edge, ha llamado el “equipo de supervivencia de la célula”. Se trata de mecanismos y modificaciones estructurales que les permiten a las extremófilas ser lo que son.

Supereficientes sistemas de reparación del ADN y sistemas que impiden que el medio externo se infiltre dentro de las células, son algunos de los componentes de ese equipo. Otro componente importante son las extremozimas. Las enzimas que permiten la supervivencia en condiciones extremas.

Las enzimas son proteínas que favorecen ciertas reacciones químicas que, en otras circunstancias, tardarían mucho más en ocurrir, o directamente nunca ocurrirían. Intervienen en la respiración, la fotosíntesis y un sinnúmero de reacciones de síntesis y degradación. O sea: son esenciales para que un organismo se mantenga vivo. Las extremozimas cumplen funciones similares a sus análogas no extremófilas. Pero presentan diferencias estructurales que les permiten funcionar en condiciones donde las otras se desorganizarían por completo.

La Taq polimerasa fue una de las primeras extremozimas que alcanzó la fama. Esta proteína, extraída de una bacteria termófila, sintetiza ADN a más de 70°C. En una noche de la primavera de 1983, en medio de un prolongado viaje en auto, al químico Kary Mullis se le ocurrió una aplicación sumamente útil para la Taq polimerasa. El mismo desarrolló el método de la reacción en cadena de la polimerasa. Sirve para obtener millones de copias iguales de ADN a partir de unas pocas moléculas. Es particularmente útil cuando se dispone de muestras de ADN tan pequeñas que los métodos convencionales no pueden detectarlas. Por el invento, Mullis recibió el Premio Nobel de Química en 1993. La reacción en cadena de la polimerasa se usa cotidianamente en los laboratorios de biología molecular. La criminología es una de sus aplicaciones más conocidas. Permite rescatar el ADN presente en cantidades minúsculas de piel, cabellos, esperma o sangre dejados por los criminales en las escenas de los crímenes.

Unos 20 laboratorios, en todo el mundo, están estudiando las propiedades de las extremozimas. Los biotecnólogos están particularmente interesados en ellas. Usarlas en sus laboratorios, e incluso a nivel industrial, permitiría trabajar en condiciones extremas, y de esa forma disminuir al máximo el riesgo de contaminación por microorganismos convencionales. Además, algunas reacciones químicas alcanzan su máxima eficiencia (y/o resultan más económicas) a presiones y temperaturas elevadas, poco propicias para el uso de las enzimas convencionales.

La industria imagina otras aplicaciones para las extremozimas. Por ejemplo, añadirlas a los detergentes para que contribuyan a la degradación de las grasas. O incorporarlas a la comida de los animales para que faciliten la digestión. Existen muchas enzimas que pueden realizar estas funciones, pero solamente las extremozimas pueden hacerlo en el medio alcalino de los detergentes o en el ácido aparato digestivo de los animales.

Las primeras extremófilas fueron descubiertas hace cosa de 40 años. La gran mayoría, en los últimos tiempos. Al principio se pensó que se trataba de casos raros. Nadie las buscaba, porque viven en ambientes que se creían incompatibles con la vida. Hoy están en la mira de los cazadores de bacterias. Y es evidente que constituyen un linaje profusamente ramificado del árbol de la vida. A ese linaje, tan importante como el de las otras bacterias y el de los organismos pluricelulares, se lo llama Arquebacteria.

Las bacterias extremófilas nos señalan las fronteras hasta donde puede expandirse la vida. Pero nunca se sabe. Quizá los verdaderos extremos todavía no se han descubierto, y están mucho más allá de lo que uno se imagina.