En el desierto de Atacama, en el norte de Chile, uno de los lugares más secos de la Tierra, los microorganismos pueden ganarse la vida extrayendo agua de las rocas que colonizan.
A través del trabajo en el campo y experimentos de laboratorio, los investigadores de la Universidad de California, Irvine, así como la Universidad Johns Hopkins y UC Riverside, obtuvieron una comprensión profunda de los mecanismos por los cuales algunas cianobacterias sobreviven en entornos hostiles.
Las nuevas ideas, publicadas hoy en Actas de la Academia Nacional de Ciencias demuestre cómo la vida puede florecer en lugares sin mucha agua como evidencia, como Marte, y cómo las personas que viven en regiones áridas pueden algún día obtener hidratación de los minerales disponibles.
"La Oficina de Investigación del Ejército financió este proyecto porque quieren entender cómo los organismos pueden sobrevivir en ambientes extremos", dijo el autor principal David Kisailus, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UCI. "También querían que ayudáramos a traducir eso para permitir a los humanospara hacer frente a las condiciones más duras, ya sea en medio del desierto o al explorar otros planetas ".
El equipo de investigación se centró en las interacciones de Chroococcidiopsis, una cianobacteria resistente a la desecación que se encuentra en los desiertos de todo el mundo, y yeso, un mineral a base de sulfato de calcio que contiene agua. Las formas de vida colonizadoras existen debajo de una delgada capa de roca queles brinda una medida de protección contra la alta irradiancia solar de Atacama, la extrema sequedad y los fuertes vientos.
La coautora Jocelyne DiRuggiero, profesora asociada en el Departamento de Biología de la Universidad Johns Hopkins, viajó al desierto remoto para recolectar muestras de yeso, que fueron llevadas a su laboratorio en los EE. UU. Cortó pequeños trozos que albergaban cianobacterias y los envió a Kisailus 'laboratorio para análisis de materiales.
En uno de los descubrimientos más llamativos del estudio, los investigadores descubrieron que los microorganismos cambian la naturaleza misma de la roca que ocupan. Al extraer agua, provocan una transformación de fase del material: de yeso a anhidrita, un producto deshidratadomineral.
Según DiRuggiero, el ímpetu para el trabajo publicado se produjo cuando Wei Huang, un investigador postdoctoral de la UCI en ciencia e ingeniería de materiales, detectó datos que muestran una superposición en las concentraciones de anhidrita y cianobacterias en las muestras de yeso recolectadas en Atacama.
"Nuestro análisis de las regiones de roca donde se colonizaron los microbios reveló una fase deshidratada de sulfato de calcio, lo que sugiere que extraen agua de la roca para sobrevivir", dijo Kisailus. "Queríamos hacer algunos experimentos más controlados para validar esa hipótesis"."
El equipo de DiRuggiero permitió que los organismos colonizaran cubos de roca de medio milímetro, llamados cupones, en dos condiciones diferentes: una en presencia de agua, para imitar un ambiente de alta humedad, y la otra completamente seca. En medio de la humedad, elel yeso no se transformó en la fase de anhidrita.
Las cianobacterias "no necesitaban agua de la roca; la obtuvieron de su entorno", dijo Kisailus. "Pero cuando fueron sometidas a condiciones de estrés, los microbios no tuvieron otra alternativa que extraer agua del yeso, induciendo estotransformación de fase en el material "
Su equipo utilizó una combinación de microscopía avanzada y espectroscopía para examinar las interacciones entre las contrapartes biológicas y geológicas, descubriendo que los organismos perforan la roca como mineros pequeños excretando una biopelícula que contiene ácidos orgánicos.
Huang empleó un microscopio electrónico modificado equipado con un espectrómetro Raman para descubrir que las cianobacterias usaban el ácido para penetrar el yeso en direcciones cristalográficas específicas, solo a lo largo de ciertos planos donde podían acceder más fácilmente al agua existente entre las caras de calcio y sulfatoiones
Kisailus dijo que el proyecto fue un gran ejemplo de colaboración interdisciplinaria entre microbiólogos y científicos de materiales.
"Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que los microorganismos podrían extraer agua de los minerales, pero esta es la primera demostración de ello", dijo DiRuggiero. "Esta es una increíble estrategia de supervivencia para los microorganismos que viven en el límite seco de la vida", y guiará nuestra búsqueda de vida en otra parte ".
Robert Kokoska, Ph.D., gerente del programa en la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los Estados Unidos, señaló: "El Ejército tiene un gran interés en cómo los microorganismos se adaptan bien a ambientes extremosEste estudio proporciona pistas valiosas para descubrir las estrategias de diseño evolucionadas utilizadas por estos microbios nativos que viven en el desierto para mantener su viabilidad frente a múltiples desafíos ambientales."
El financiamiento para el trabajo fue proporcionado por la Oficina de Investigación del Ejército y la NASA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Irvine . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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