La criptobiosis en el phylum Tardigrada.

Muchos organismos tienen una variedad de estrategias que les permiten tolerar ambientes extremos y sobrevivir a condiciones extremas como por ejemplo la desecación. Estas estrategias varían en diversos grados desde adaptaciones fisiológicas como el uso del agua en el metabolismo, adaptaciones de comportamiento tales como moverse del sol a la sombra durante la hora más caliente del día.

La anabiosis es el fenómeno en el cual un organismo disminuye su metabolismo para poder sobrevivir a condiciones ambientales principalmente la temperatura a la que se ve sometido. Muchos seres vivos presentan esta capacidad pero, cuando se habla de un clima extremo, se hace referencia a temperaturas que oscilan desde los -272 °C hasta 149 °C. En esas temperaturas ya no se puede hacer mención de anabiosis, sino del fenómeno llamado criptobiosis (estado extremo de la anabiosis).

De acuerdo con Keilin la criptobiosis se puede definir como “estado de un organismo en el cual no muestra señales visibles de vida y cuando su actividad metabólica es difícil de medir o entra en un estado latente”. La criptobiosis es conocida en múltiples organismos como: Virus, Bacterias, Hongos, incluso algunos animales como gusanos, los huevos de algunos crustáceos, nemátodos, un único insecto: Polypedilum vanderplanki ( Chironomidae; Diptera ) y los Tardígrados.

Los tardígrados son aproximadamente unas 600 especies y son organismos semi-microscópicos, que oscilan aproximadamente entre los 0,1 y 1,7 mm, con una apariencia similar a la de un artrópodo. Son acuáticos y se les puede encontrar en ambientes de agua dulce, salobres y marinos. Se han reportado especies comensales en Isópodos. También se pueden encontrar en hábitats semiacuáticos como algunos charcos estacionales, o las películas de agua de los líquenes o algunos musgos. El cuerpo está segmentado en placas y poseen una cutícula no calcificada a base de lípidos, proteínas y quitina, la cual mudan al crecer. Presentan cuatro pares de patas y cada una de ellas termina con un set de garras, que oscila entre 3 y 6, también presentan un aparato buco-faríngeo que permite la identificación. Tienen además un sistema nervioso metamérico con 2 cuerdas nerviosas ventrales, el sistema excretor es por medio de glándulas de Malpigio, sus sistemas muscular digestivo y reproductivo se encuentran bien desarrollados, pero carecen de un sistema circulatorio o respiratorio (La circulación se da por medio de cavidades pseudocelomadas llenas de mesodermo o por el hemocele. La respiración se da por medio de la cutícula). Son carnívoros, herbívoros, fungívoros lo que les facilita su dispersión

Criptobiosis.

La forma en que los tardígrados se han adaptado a los cambios drásticos del ambiente, es por medio de la suspensión o reducción de su metabolismo y así se aíslan a esos cambios. Este estado es considerado un estado de casi muerte. En otros organismos la cesación del metabolismo equivale a la muerte, mientras que en un tardígrado, es meramente un estado de latencia. El metabolismo puede reducirse por debajo de un 0,01% de lo normal, o ser completamente imperceptible, el agua por otro lado puede reducirse hasta menos de un 1% del volumen corporal. Los Tardígrados han sido revividos de este estado criptobiótico después de 100 años y han mostrado señas fuertes de vida, sin embargo, experimentos realizados en laboratorios solo han podido confirmar el estado de criptobiosis en condiciones naturales para un tardígrado, que es de aproximadamente 12 años (aunque teóricamente se tiene la sospecha de que en congelación podrian vivr para siempre). La criptobiosis en los tardigrados se puede dividir en 4 diferentes “subestados”

· Anhidrobiosis.

El tipo más estudiado de criptobiosis es la anhidrobiosis, una forma que inicia con la desecación del animal. Los tardígrados, viviendo en un hábitat semiacuático, como líquenes y musgos, tienen la necesidad de soportar periodos largos de “sequía” y para eso, realizan anhidrobiosis, que conlleva a una casi completa pérdida del agua en el cuerpo. La formación del “Tun”, un tipo de capa o cutícula, dura, protectora, es una parte esencial del proceso, debido a que protege al tardígrado de todo tipo de temperaturas, y exposiciones de radiación, ácidos y más. Estos “Tuns” pueden ser creados repetitivamente durante el ciclo de vida, incluso en los adultos de un tardígrado y son el resultado de la invaginación de los lóbulos (patas inarticuladas), el cuerpo que se contrae, se enrolla longitudinalmente y la cutícula se envuelve hacia adentro del cuerpo. Un tipo de cera cubre la superficie del cuerpo y evita la transpiración (pérdida de agua por evaporación). La formación del “Tun” es un proceso activo que requiere de un metabolismo, con una humedad relativa que oscila entre los 70 y 95%, y la síntesis de Trehalosa. Cuando se termina su formación, empieza la desecación, que puede producirse en un 0% de humedad relativa. Al finalizar la desecación, el animal ha entrado en estado criptobiótico y pueden pasar muchos años hasta que este organismo vuelva a su forma original, se ha comprobado que pueden estar en este estado durante 120 años. La resucitación, se produce un par de horas después de que las condiciones del ambientes vuelvan a estar estables

· Cryobiosis.

La Cryobiosis es un fenómeno que inicia con la reducción en la temperatura e involucra el congelamiento del agua dentro de las células. Estudios realizados por Somme en 1995 y 1996 han ayudado a obtener un mayor entendimiento sobre el mecanismo que usan los tardígrados para sobrevivir en extremas temperaturas. Wright (1992) declaró que los organismos que viven en regiones polares, debían ser capaces de resistir largos periodos de congelamiento, sin congelarse ellos mismos, sin embargo la existencia de algunos animales que viven en ese tipo de ambientes y que son capaces de permanecer en un estado de congelamiento, es todavía un tema no muy discutido ni estudiado. La cryobiosis permite a los tardígrados tolerar caídas de temperatura que causan rápidos congelamientos, como en el ártico o en el antártico, y evitar que se mueran durante el proceso de congelamiento del ambiente. Recientes trabajos en dos especies, Adorybiotus coronifer y Amphibolus nebulosus encontrados en el ártico, demuestran la habilidad de sobrevivir en un ambiente extremo.

· Osmobiosis.

La Osmobiosis es un fenómeno criptobiótico iniciado por un aumento en la concentración salina del medio. La osmobiosis ha sido poco estudiada, y sólo hay registro de unos pocos trabajos sobre este tema. Algunos tardígrados tienen la capacidad de soportar altas cantidades de sal, por lo que no necesariamente entran en estado de osmobiosis, pero si se exponen en un tiempo prolongado, puede haber la posibilidad de que lo hagan. La especie Echiniscoides sigismundi, se han encontrado en las rocas de las orillas del mar, estos pueden soportar ciclos de agua y severas desecaciones, combinado con fluctuaciones en la osmolalidad durante evaporacion y la lluvia.

· Anoxybiosis.

Una reducción de oxígeno, inicia un estado de suspensión en los tardígrados, esto no quiere decir que sea un estado de criptobiosis en el sentido estricto, pero si existe una disminución en el metabolismo. Los animales en este estado, a diferencia del resto de los estados criptobióticos, mantienen el cuerpo estirado, en un estado de turgencia. Los tardígrados son muy susceptibles a los cambios en la concentración de oxígeno y presión, la prolongación de la falta de aire lleva a problemas de osmoregulación, lo que les puede causar la muerte. A diferencia de otros tipos de criptobiosis, la anoxybiosis involucra el consumo de agua, mayor de lo normal, para que el tardígrado se ponga turgido y por ende entre en el estado de anoxybiosis. El promedio de sobrevivencia de un tardigrado en estado de anoxybiosis era cuestionable, debido a los estudios realizados por Crowe (1975), en los cuales muestra que un tardigrado en anoxybiosis y en condiciones de laboratorio, sólo sobrevivió, entre 3 y 4 días. Por otro lado, el experimento de Kristensen and Hallas (1980) reporta que sus tardígrados sobrevivieron hasta 6 meses, en embases sellados.

Habilidades para resistir Extremos ambientales.

Cuando un Tardigrado se encuentra en un estado criptobiótico, este puede resistir extremos en el ambiente que son letales para muchos otros organismos. Esto se debe a que los “tuns” que produce el cuerpo, son muy duros y resistentes a cualquier agente externo. En 1842, el naturalista francés Doyere, descubrió que los tardígrados soportaban ser calentados por un periodo corto, hasta los 125 °C. En 1929, Rham incrementó la temperatura a 150 °C. Los adultos tienen la capacidad de soportar temperaturas que bajan hasta los - 272.8 °C, en donde no hay ninguna vibración molecular y por ende ningún metabolismo puede existir. Otros agentes a los que son muy resistentes son a los rayos-X, pueden soportar hasta 570, 000 roetgens (mientras que el humano muere a los 500). También a los vacíos, como el espacio, a algunos químicos tóxicos, alcohol hirviendo y una presión 6 veces más grande que la de la base del océano más profundo.

¿Cómo lo hacen ?

Esta es una pregunta que todavía todos los científicos están tratando de resolver. El conocimiento sobre este fenómeno y sus derivados, es todavía algo inexplicable, se conoce apenas un pequeño fragmento de todo un rompecabezas. Mientras la ciencia obtiene un mejor entendimiento sobre los procesos biológicos, es muy seguro que los seres humanos van a tener problemas de entendimiento o de creencia. Esto tal vez es ejemplificado por medio de la criptobiosis. El tema central es la definición de muerte y si los tardígrados pueden o no estar muertos y regresar a la vida. La respuesta es no, debido a que aunque el metabolismo se “detenga”, la estructura principal se mantiene activa y con potencialidad de reactivar el metabolismo. Sin embargo, la cesación del metabolismo para cualquier otro organismo, es considerado como muerte, y esta por ende como un estado irreversible, entonces se podría sugerir que la vida se puede definir como la continuación de la integridad estructural con potencialidad de actividad metabólica y la muerte, como la destrucción de la integridad estructural. La criptobiosis en una adaptación que se pudo haber desarrollado en los principios de la evolución de la vida. La preservación de esperma, semillas, sangre y comida, es una nueva disciplina que conlleva a una nueva área de la Biología: La criptobiología.

El conocimiento total de la criptobiosis, en un futuro va a abrir las puertas de nuevas posibilidades, es un hecho que ya en este momento se están realizando pruebas sobre lo que podría producir la criptobiosis en otros organismos. Algunos científicos japoneses están investigando la Trehalosa, y ya han realizado un experimento con los corazones de algunas ratas, en las cuales los han sometido a temperaturas extremas en un congelador durante 10 días, después de este periodo, pudieron lograr que volvieran a latir. También la NASA está haciendo investigaciones para averiguar si los seres humanos podrían entrar en el estado de criptobiosis para poder llegar a una estrella u otro planeta (que en condiciones actuales, sería un viaje de 100 años, donde no podríamos sobrevivir). En conclusión, los tardigrados, son excelentes organismos de investigación, dentro de ellos está una fuente de información y de capacidades fuera del alcance de todo otro organismo, por lo que hace que su entendimiento sea algo primordial para futuras investigaciones de los humanos.

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