El animal que vive 10000 años

Traductor: H. P. Castello MACN/CONICET en comisión en la Fundación de Historia Natural” Félix de Azara”.

Por Zaria Gorvett  BBC 17 de diciembre 2015

Cayeron del cielo y aterrizaron en el planeta azul pálido con un chapoteo. Muchos de los tripulantes perdieron todo. Muy dentro de la nave espacial, dispuestos en pilas ordenadas, había filas y filas de los astronautas durmiendo. Cada uno estaba acurrucado dentro de su propia vaina, donde podrían haber permanecido durante 10.000 años. No se trataba de viajeros espaciales ordinarios. En las siguientes semanas, estallaron de sus conchas y se convirtieron en monstruos acuáticos en toda regla: son de color rosa salmón, con tres ojos y once pares de patas. Esto realmente sucedió. Era el año 1972 y los pasajeros dormidos eran Artemias, también conocidos como "monos de mar", que regresaban de la misión lunar Apolo 16. Ellos habían estado en el espacio para probar los efectos de la radiación cósmica sobre los astronautas. Este traicionero experimento requiere un conejillo de indias casi indestructible.

Haga la prueba e introduzca el camarón en salmuera, sus habilidades de supervivencia desafían la creencia. Usted puede secarlos de forma segura o prenderles fuego, verterlos en alcohol, privarlos de oxígeno, iluminarlos con luz ultravioleta, hervirlos a 105 ° C o enfriarlos a temperaturas cercanas al cero absoluto: el punto en el que los átomos dejan de moverse . También pueden sobrevivir extremos de pH que  disolvería la carne humana, o al agua con 50% de sal, o un baño de insecticidas. Ellos son felices en el vacío del espacio o a las presiones aplastantes encontradas en 6.000 metros (20.000 pies) de profundidad en el océano.

El comandante Young y la Apollo 16

Ahora estamos empezando a entender cómo lo hacen.

El espacio está empapado de partículas de alta energía llamados rayos cósmicos, que pasan fácilmente a través de las células, los tejidos y las paredes de aluminio de una nave espacial. La Luna es el lugar perfecto para estudiar sus efectos.

Artemia de mirada más bien frágil, con sus patas flotando y largas antenas.

El experimento "Biostack I" involucraba el apilamiento de embriones de Artemia, junto con semillas de plantas y esporas bacterianas, entre capas de materiales sensibles a la radiación. Cualquier rayo que pasara a través de la pila terminaría en la capa de detección, por lo que los científicos de la NASA sabían exactamente que los pasajeros habían sido golpeados.

De 110 embriones de Artemia que tuvieron una bala galáctica, muchos eclosionaron - aunque con deformidades - y algunos pasaron a vivir una vida plena de camarón.

Una prueba de seguimiento denominado Biostack II fue llevada a la Luna por el Apolo 17, más tarde el mismo año. Se lograron resultados similares. Lo extraño es que Artemia tiene un aspecto  más bien frágil, con sus patas flotando y largas antenas. ¿Pero cuál es su secreto?

Gran Lago Salado en Utah es el hogar de Artemia (Crédito: John McLean / Alamy Foto de archivo)

A pesar de su nombre de marca, “monos de mar” no viven en el océano abierto. Ellos han estado chapoteando en charcos y lagos salados, desde el Gran Lago Salado en Utah hasta el Mar Caspio, por más de 100 millones de años. 

También Artemia no es un camarón  pero  pertenece a un mismo grupo, los crustáceos. Ellos son muy pequeños, apenas 15 mm de largo. Se alimentan de algas, que filtran  del agua. Nadan al revés y respiran a través de sus patas, y las hembras no necesitan un macho para reproducirse. Fundamentalmente, tienen una afinidad única para la sal. Ellas pueden tolerar concentraciones de hasta 50%. Es tipo de  agua es mucho más salada que el océano, que está a sólo 3,5% de sal, y la sal estará a punto de precipitar como un sólido. El camarón en salmuera está bien en  esa condición. Pero hay una trampa: si usted vive en un estanque, siempre hay un riesgo de que se seque. Los charcos y lagos de salmuera donde habitan con frecuencia desaparecen durante meses, años o décadas. Esto debería ser un problema gigantesco, pero la Artemia simplemente se seca.

El macho de Artemia tiene claspers  o gonopodios para aferrarse a las hembras (Crédito: Naturaleza Picture Library / Alamy Foto de archivo)

Cuando las condiciones son favorables, el camarón adulto femenino produce huevos con cáscara delgada que eclosionan inmediatamente. Pero cuando la comida escasea o los niveles de sal están aumentando, recurren al plan B. Producen cáscaras duras o "quistes", cada uno de los cuales contiene una larva casi totalmente desarrollada.

La datación por radiocarbono estima que habían estado viviendo allí durante 10.000 años

Estos quistes son capaces de resistir la deshidratación casi total, perdiendo más del 97% de su contenido de agua. Todos sus procesos vitales se detienen y entran en un estado de animación suspendida llamado anhidrobiosis, una escala extraña entre la vida y la muerte. Como cualquier persona que ha mantenido a los “monos de mar” como mascotas sabrá que para resucitar a los embriones sólo debe añadir agua. Los quistes incrementan 1,4 veces su peso en menos de 24 horas, antes de la eclosión en larvas del tamaño del punto al final de esta frase. Cuando por primera vez eclosionan tienen un solo ojo primitivo, aunque añaden dos ojos más sofisticados después.

El reto consiste en permitir que las moléculas mantengan  su forma, a medida que se secan. Para ello, Artemia tiene una dulce solución: convierten a sus células en azúcar sólido. Los quistes están cargados con un azúcar inusual llamado trehalosa, que representa 15% de su peso seco. Se torna como el cristal en las ventanas. Esta "matriz" apuntala proteínas y membranas, el mantenimiento de sus estructuras, y las congela en su lugar. La trehalosa es el ingrediente mágico que une la mayoría de los organismos capaces de animación suspendida, incluidos los casi  invencibles “tardígrados”, ciertos gusanos nematodes y las larvas de una mosca africana llamada “quironómido durmiente “.                  

El camarón parece frágil y plumoso (Crédito: Zoonar GmbH/Alamy Stock Photo)

Es una estrategia agresiva para un entorno agresivo, y funciona. En la década de 1990, los equipos de exploración de petróleo estaban perforando cerca del Gran Lago Salado cuando llegaron hasta un nivel cargado de quistes de Artemia  entre dos capas de sal. Se preguntaron si esos quistes  podrían salir del cascarón, y pusieron  algunos en el agua y se dice que algunos lo hicieron. La datación por radiocarbono estimó que habían estado allí durante 10.000 años.
¿Cómo se salen  con la suya?

El agua es el líquido en el que las moléculas dentro de nuestras células se mueven y se mezclan, dando lugar a reacciones químicas para mantener la vida. Así retirando el agua causa que  esos procesos lleguen a su fin. Pero para la mayoría de los animales, perder demasiada agua corporal no para los procesos, ya que causa un daño letal. Los seres humanos sólo pueden perder el 15% de nuestra agua corporal, y pocos animales pueden perder más del 50%.¿Cómo se salen con la suya?

El Gran lago Salado de Utah (Crédito: Zoonar GmbH / Alamy Foto de archivo).

El sol calienta las aguas del Gran Lago Salado de Utah y se seca parcialñmente (Crédito: Zoonar GmbH / Alamy Foto de archivo).

A medida que se elimina el agua, las moléculas dentro de nuestras células pierden la red tridimensional que les permite flotar hacia arriba. Las proteínas, azúcares, y los cromosomas se deforman y se descomponen. Los cristales de hielo actúan como pequeños cuchillos, arrancando las células además de adentro hacia afuera. El reto consiste en permitir que las moléculas mantengan su forma, a medida que se secan. Para ello, Artemia tiene una dulce solución: convierten a sus células en azúcar sólido. Los quistes se cargan con un azúcar inusual llamado trehalosa, que representa 15% de su peso seco. Se forma un sólido como si fuera el cristal en las ventanas. Esta "matriz" apuntala proteínas y membranas, el mantenimiento de sus estructuras, y los congela en su lugar. La trehalosa es el ingrediente mágico que une la mayoría de los organismos capaces de animación suspendida, incluidos los casi invencibles tardígrados, ciertos gusanos nematodos y las larvas de una mosca africana llamada “quironómidos durmientes” .

Por su parte, la trehalosa, simplemente permite que el camarón haga frente a la deshidratación. Pero eso puede ser la clave para muchos de sus capacidades. Si llega el caso, renunciar a agua tiene algunos beneficios sorprendentes.

"Nauplio"o  larva de Artemia salina (Crédito: Naturaleza Picture Library / Alamy Foto de archivo)

En las temperaturas cálidas los seres humanos tienden a favorecer el agua que  es famosa por sus propiedades vivificantes. Pero si les da frío o calienta demasiado, se vuelve mortal. Los cristales de hielo actúan como pequeños cuchillos, arrancando las células además de adentro hacia afuera. El agua líquida también se expande a medida que se acerca a su punto de congelación o de ebullición, con efectos igualmente letales. Parece que su voluntad de vivir en lugares tóxicos en realidad significa que sus vidas son más seguras. Si le quitas el agua, le quitas todas estas amenazas. Lo que es más, la radiación no parece afectarlos demasiado. Normalmente, los rayos cósmicos interactúan con las moléculas de agua en el cuerpo. Esto desata formas altamente reactivas de oxígeno, incluyendo productos químicos similares a los que se usan  para blanquear. Estos productos químicos penetran a través de las células y tejidos, destruyendo todo a su paso. Los embriones de Artemia desecados dejan de lado este peligro.

Aún así, la deshidratación no es una panacea. No protege el ADN de un impacto directo de un rayo cósmico, o para el proceso de desarmado de las proteínas a medida que  se calientan. Así que los quistes del camarón  han desarrollado varios otros trucos, como la moléculas de reparación del ADN, o las proteínas que carecen de una estructura fija en el primer lugar.

¿Por qué la evolución empujó a los camarones a ser tan resistentes? Parece que su voluntad de vivir en lugares tóxicos en realidad significa que sus vidas son más seguras.

Artemia habita en lagos de sal, las condiciones en las que viven son  tan hostiles que también se les conoce como el "mar de la muerte". Por ejemplo, el Gran Lago Salado posee una salinidad de entre 5 y 27% de sal, dependiendo de la cantidad de agua que contenga. Sólo unos pocos animales pueden manejar tales extremos. El lago se encuentra en la parte inferior de una cuenca plana, lo que plantea un desafío adicional. Si el nivel del agua baja un sólo  pie (0,32 m), la costa podía moverse hasta una milla de distancia hacia el centro. De 1963 a 1986, el lago creció en casi un 60%. Además de una línea de costa que se encoge y el agua más salada que el tocino no fueran suficientes, a raíz de las altas elevaciones sobre el nivel del mar las criaturas del Gran Lago Salado debes ser capaces de hacer frente a 15% más de luz ultravioleta que la que existe a nivel del mar. El insulto final es el riesgo de asfixia, ya que el agua salada tiene menos oxígeno disuelto. Como era de esperar, sólo unos pocos animales pueden manejar tales extremos. Aparte de las larvas de dos especies de “moscas de salmuera”, la Artemia tiene el lago por completo para sí mismos. Eso significa que no hay depredadores que los puedan cazar a  ellos. Sin embargo, la relación de los camarones con sal no es del todo positiva

.Artemia filtra algas del agua (Crédito: 3QuarksMedia / Alamy Foto de archivo)

Sus células no pueden hacer frente a demasiada sal, por lo que la bombean fuera de sus cuerpos y sus duros exoesqueletos impiden que retorne de nuevo. Este es un proceso que agota su energía, por lo que uno podría ser perdonado al preguntarse por qué se molestan en vivir en lagos de sal.  Su dieta parece ser la clave. Para sobrevivir en medio de algas tóxicas, la Artemia ha entablado una relación con las bacterias en sus intestinos, que les ayudan a digerir las comidas. Odrade Nougue de la Universidad de Montpellier en Francia se preguntó si podría ser que estos compañeros microbianos  gustara de la sal, y no la Artemia. Cada verano, cuando las hembras ponen sus huevos, la superficie del lago se cubre de densas manchas marmoladas. En un estudio publicado en septiembre de 2015, Nougue y sus colegas criaron larvas de camarón  en condiciones estériles para deshacerse de las bacterias intestinales, y luego las expusieron al agua con diferentes concentraciones de sal. Ella hizo lo mismo con bacterias que aún tenían sus microbios intestinales normales.  Resultó que la Artemia salina estéril la pasó mejor con poca sal, mientras que los lotes bacterias necesitaban mucha sal. Para Nougue, esto sugiere que las Artemia son víctimas de sus propios socios simbióticos. No pueden vivir sin sus bacterias intestinales y las bacterias quieren sal, por lo que el camarón tiene que aguantar con sal también. A pesar de los desafíos, vivir en el agua súper salada ofrece grandes beneficios: es rica en algas y baja en competencia. En el Gran Lago Salado viven miles de millones de camarones. Cada verano, cuando las hembras ponen sus huevos, la superficie del lago se vuelve marmolada y las costas son inundadas con sus crías de color rosa. La próxima primavera, como el lago de sal se calienta, miles de millones de pequeñas larvas comienzan a eclosionar.

Un enjambre de Artemia (Artemia salina) (Crédito: 3QuarksMedia / Alamy Foto de archivo)

Todos estos huevos y Artemia significan un gran negocio para la región, que recoge alrededor de 9.000 toneladas de huevos, larvas y adultos entre octubre y enero. Eso es equivalente a 45 ballenas azules de tamaño completo.

La liofilización podría mantener frescas a las vacunas en zonas remotas donde la refrigeración es difícil. Es la gran  resistencia de la Artemia lo que las torna tan atractiva. Sus quistes son cerrados al vacío y enlatados, y se venden en todo el mundo. Después de una incubación de 24 horas, las larvas se usan para alimentar peces en granjas comerciales.  También se pueden comer directamente, como lo han sido por los nativos americanos durante miles de años. Incluso se han sugerido como una fuente de alimento para los viajes espaciales de larga duración. Sus quistes son también de interés creciente para la medicina, gracias a su uso de "cristales de azúcar" para sobrevivir a la deshidratación. La liofilización podría mantener las vacunas frescas en zonas remotas donde la refrigeración es difícil, administrar insulina a los diabéticos sin necesidad de inyecciones, o darle a productos sanguíneos, como las plaquetas una vida útil más larga. Muchos de estos productos recubiertos de azúcar ya han alcanzado los ensayos clínicos. Un estudio de 2009 demostró que las células humanas se pueden liofilizar en una mezcla de productos químicos - incluyendo trehalosa. A largo plazo, este azúcar incluso podría ser utilizado para proteger los huevos humanos.