Los ambientes extremos esconden una gran riqueza de microbios extremófilos, capaces de vivir en condiciones imposibles para otros seres y con un gran potencial de aplicaciones. Investigadores del CSIC han hallado una gran biodiversidad microbiana en los lagos salinos del Desierto de Monegros, un ambiente único a nivel europeo. Hasta un 35% de su diversidad genética, explican, pueden ser nuevas especies.

Uno de los lagos salinos en los Monegros. Imagen: CEAB/CSIC.

En el aragonés Desierto de Los Monegros se halla uno de los ecosistemas más singulares de Europa. Un paisaje extremadamente árido, donde viven en condiciones inhóspitas un elevado número de plantas y animales -hasta 5.400 especies biológicas, según la Sociedad Entomológica Aragonesa.

Uno de los nichos más desconocidos en los Monegros son los lagos salinos poco profundos, "saladas" en la denominación local, ecosistemas singulares que sólo hallan equivalentes en zonas remotas de Asia y de Africa. 

Un grupo de investigadores del Centro de Estudios Avanzados de Blanes (CEAB) y de la Estación Experimental de Aula Dei (CSIC), dirigidos por Emilio O. Casamayor, ha secuenciado genéticamente muestras de 11 de esos lagos salinos para discernir su biodiversidad microbiana. Y han hallado una  gran riqueza de especies microbianas extremofilas nuevas y enigmáticas para la ciencia.

En los lagos salados de los Monegros, explica Emilio O. Casamayor, que dirige un grupo de investigación  en el Departamento de Ecología Continental del CEAB, viven microorganismos adaptados a condiciones muy duras: altas dosis de radiación ultravioleta, grandes oscilaciones de temperatura (desde 10 grados bajo cero hasta 40 grados),  concentración muy alta de sales hasta 10 veces más elevadas que en el agua de mar, altos niveles de magnesio y compuestos de azufre, e intensos periodos de desecación. La riqueza genética para adaptarse a todas estas condiciones debe ser, por tanto, muy alta.

Las secuencias obtenidas revelan una gran biodiversidad. Muchas de ellas concuerdan en mayor o menor grado con secuencias registradas en GenBank, la mayor base de datos genética del mundo, lo que supone que hay algún tipo de parentesco a nivel de especie o género con individuos previamente conocidos. Pero hasta un 35% de las secuencias genéticas no coinciden con nada conocido: pueden corresponder, pues, a especies totalmente nuevas para la ciencia.  

Dos genes universales

Los investigadores han centrado su trabajo de secuenciación sobre tres grupos de microorganismos: arqueas, bacterias y protistas. Por eso, las muestras fueron filtradas con tamices cuyos poros, de 40 micrómetros, no dejaban pasar los organismos de mayor tamaño, como algas y zoo-plancton.  

Después, para identificar las secuencias genéticas, los investigadores se han guiado por la presencia de dos genes, el 16S y el 18S, que se hallan en el RNA de todos los seres vivos conocidos. Usando ambos genes como marcadores, se han podido obtener  diferentes secuencias genéticas que son las que se han contrastado con las existentes en GenBank, y ver hasta qué punto son iguales. Un grado de similitud o de identidad del 97% en dos secuencias genéticas indica, por lo general, que se trata de secuencias de la misma especie.  

“Si esa identidad es menor al 97%”, apunta Emilio O. Casamayor,”estaríamos hablando de microorganismos sustancialmente diferentes. En nuestro estudio hemos hallado un buen número de secuencias cuyo grado de identidad con las secuencias de GenBank está entre un 90 y un 97%,  y otras con un grado de identidad respecto a especies conocidas que es incluso  inferior a un 85%, lo que implica que son totalmente nuevas”.  A partir de los resultados, sigue Casamayor, “estimamos que un 35% de la diversidad de microorganismos presentes en Monegros son especies nuevas para la ciencia llegando potencialmente a contener en algunos casos nuevos órdenes y nuevas clases de hongos, algas verdes y archaea”.

En el contenido de agua de las salinas que cabe en una cucharilla de café pueden haber hasta 10 millones de individuos de microorganismos.

Los investigadores calculan que en el contenido de agua de las salinas que cabe en una cucharilla de café pueden haber hasta 10 millones de individuos de microorganismos.  Algunas de las poblaciones microbianas analizadas tienen sus parientes más cercanos en ambientes del Ártico y la Antártida, o en las remotas estepas asiáticas. En otros casos, se trata de especies evolutivamente alejadas de sus homólogos marinos o de agua dulce.

Aplicaciones biotecnológicas

Aunque es seguro que esa biodiversidad microbiana guarda muchas sorpresas, los investigadores reconocen que es pronto para aventurar qué puede salir de ahí. “Hasta que no se tiene el microorganismo aislado y cultivado, no se puede identificar plenamente sus características metabólicas ni ver una posible aplicación”.

Hay algunos ejemplos de que los organismos extremófilos son una fuente interesante de aplicaciones biotecnológicas. El más emblemático, explica Casamayor, es la enzima ADN polimerasa Taq, que se utiliza para amplificar “in vitro”  material genético. La enzima ADN polimerasa termoresistente fue hallada y aislada de una bacteria, Thermus aquaticus, capaz de vivir en manantiales a más de  75 grados C.

Otros ejemplos están en las lipasas y proteasas, enzimas muy activas en frío, aisladas de bacterias extremofilas que viven a bajas temperaturas y que pueden descomponer la grasa o digerir proteínas, respectivamente. Estas  proteasas tienen aplicación para el desarrollo de detergentes para lavar en frío o en la industria del cuero, mientras que el uso comercial de las lipasas mueve un mercado millonario con variadas aplicaciones como  síntesis de biopolímeros y biodiesel, fabricación de productos farmacéuticos, agroquímicos, cosméticos y aditivos alimentarios.

El Desierto de Monegros, concluye Emilio O.Casamayor, “es un laboratorio natural excepcional y de gran relevancia científica y biotecnológica, y para estudios sobre las posibles estrategias de la vida en otros planetas. Es un entorno que es preciso preservar”.

Casamayor, Emilio O., Triadó-Margarit, Xavier Castañeda, Carmen.  Microbial biodiversity in saline shallow lakes of the Monegros Desert, Spain. FEMS Microbiology Ecology : 1-16 (2013) DOI: 10.1111/1574-6941.12139