En la remota Siberia del este, cientos de volcanes activos se levantan sobre el paisaje rocoso manchado con miles de burbujeantes aguas termales.
Los rusos llaman a esta región la «tierra en fabricación» por el ritmo a que los volcanes escupen roca fundida.
Esta nueva «tierra» de la península de Kamchatka es una de las regiones continentales más inhóspitas de la Tierra.
Pero no por ello carece de vida.
En el agua caliente y tóxica de esos burbujeantes manantiales acechan todo tipo de microbios extraños, con algunos felices de vivir aguas justo por debajo de los 100C.
Algunos de estos «extremófilos» salen a la luz cada pocos años.
Esto es buenas noticias, no solo para los científicos que los estudian, sino también para una diversidad de procesos industriales.
Un hogar peligroso
Kamchatka es tan remoto que lleva más de nueve horas de vuelo desde Moscú.
Es uno de los lugares de la Tierra más activos volcánicamente y forma parte del «anillo de fuego» del Pacífico.
Para verdaderamente experimentar la belleza de la región –patrimonio mundial de la Unesco- debes viajar en helicóptero.
Y unos pocos científicos han hecho este viaje.
Elizaveta Bonch-Osmolovskaya, de la Academia Rusa de Ciencias en Moscú, lleva viajando a Kamchatka regularmente desde 1982.
La mayoría de sus expediciones han sido a la caldera de Uzon, una región en el parque nacional Kronotsky que se formó cuando un volcán colapsó hace 200.000 años.
La caldera es ahora como un cuenco rodeado de montañas, lleno de cientos de aguas termales, géiseres y charcos de barro caliente esparcidos por cinco campos termales y calentados por la tumultuosa actividad geotérmica de las entrañas de la Tierra.
La piedra es rica en arsénico, fósforo, cobre, plomo, antimonio e incluso oro.
Los gases geotermales incluyen metano, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno y dióxido de carbono que se escapa de la superficie de la Tierra o explota en las burbujas de las aguas termales.
El lugar es muy peligroso: fácilmente puedes caer en barro hirviendo o inhalar humos venenosos.
Pero para muchos microbios esto es su hogar.
Y para los biólogos que estudian estos extremófilos, Uzon es el lugar perfecto de trabajo.
Laboratorio de extremófilos
El viaje a Uzon en helicóptero toma dos horas. «No hay carreteras», comenta Bonch-Osmolovskaya.
«Cada vez que vamos nos quedamos por una o dos semanas, y claro está que tenemos que traer todo con nosotros: comida, combustible para cocinar y equipo de laboratorio».
En septiembre de 2005, 20 rusos y un estadounidense viajaron a la caldera Uzon para una expedición conjunta rusa-americana de cinco años liderada por Juergen Wiegel, de la universidad de Georgia.
Los científicos construyeron el Observatorio Microbiano de Kamchatka, un laboratorio natural para el estudio de extremófilos.
La mayoría de los organismos no podrían sobrevivir en aguas termales, señala Fran Robb de la universidad de Maryland en Baltimore.
«Las temperatura a punto de ebullición, o cerca, básicamente cocinan cualquier material biológico normal y destruyen proteínas, lípidos y material genético».
Pero las altas temperaturas no son el único problema al que se enfrentan los organismos de estos manantiales.
Algunos pozos son muy ácidos, cerca del pH2, mientras que otros son muy alcalinos y llegan hasta pH10.5.
Las aguas pueden ser muy saladas, y muchos pozos son ricos en potasio, ácido bórico, silicio y sulfato.
Allí hay muy poco oxígeno.
Las condiciones son tan desafiantes que ningún organismo complejo puede sobrevivir ahí.
A fuerza de azufre
Generalmente los animales lo pasan mal cuando son expuestos a temperaturas por encima de los 50C.
La mayoría de las criaturas vivientes que prosperan en ambientes extremadamente calientes son bacterias unicelulares o arqueas.
Estas son las formas de vida más simples de la Tierra, y probablemente las más antiguas.
Ávidos por aprender más sobre estos tipos de criaturas que se encuentran en las piscinas hirviendo, el equipo internacional de científicos han recogido muestras y analizado el ADN que tienen en busca de pistas que les permitan entender la resistencia extrema de los microbios.
Encontraron una gran cantidad de microorganismos, incluyendo especies nuevas nunca antes vistas.
Por ejemplo, el Desulfurella acetivorans es una bacteria que prospera en pozos a 58C.
Se alimenta de acetato orgánico, y en vez de respirar oxígeno, toma su energía del azufre volcánico a través de un proceso conocido como reducción de azufre.
También esta la Thermoproteus uzoniensis.
Estas nuevas especies de arqueas, se descubrieron tanto en la caldera Uzon como en el valle Géiser en aguas termales, géiser, piscinas de barro y tierra.
Los microbios en forma de bastoncitos pueden sobrevivir en aguas de temperaturas cercanas al punto de ebullición alimentándose de restos orgánicos fermentados de moléculas orgánicas llamadas péptidos.
El Acidilobus aceticus se llama así por su acidez extrema –pH2- del agua termal donde se encontró, a 92C.
Otras fuentes de alimento
Pero no solo los microbios «respiradores» de azufre viven aquí.
También se han encontrado bacterias que se alimentan de otros gases volcánicos como dióxido de carbono, monóxido de carbono, así como hierro ynitratos.
El pozo más grande y caliente en la caldera de Uzon es el Bourlyashchy.
Es el nombre ruso para «burbujeante» y se llama así por los gases que constantemente salen de allí.
A 97C, es el ambiente térmico más caliente jamás estudiado para buscar señales de vida en la tierra.
Y en una de las expediciones más recientes al lugar, investigadores encontraron una gran cantidad de microbios viviendo allí.
¿Cómo pueden sobrevivir?
La bacteria y arquea encontrada en Kamchatka –y en otras aguas termales del mundo- tienen adaptaciones únicas que les permiten proliferarse a altas temperaturas.
Normalmente las membranas lípidas que cubren las células vivas se desmoronan por encima de los 50C, cuando los enlaces de los esteres entre las grasas se descomponen.
Algunos de los microbios de las aguas termales solucionan este problema utilizando enlaces de éter en vez de esteres, los cuales sonmás robustos.
Más defensas contra el «fuego»
Sin embargo, esto es solo el comienzo.
Las proteínas y encimas que potencian todas las reacciones químicas dentro de las células se desnaturalizan y desentrañan a altas temperaturas, como ocurre con el ADN.
Los microbios han encontrado formas de lidiar con el problema.
Secuencias especiales de aminoácidos aparecen para reforzar las proteínas y protegerlas, mientras partículas cargadas -llamadas iones- se entierran dentro de las proteínas para hacerlas más estables.
Otra arma en el arsenal de la bacteria termofílica es una clase especial de moléculas llamadas proteínas de choque térmico.
Estas actúan como chaperones moleculares y evitan que se peguen las proteínas que se han desenredado.
También vuelven a formar activamente proteínas que han colapsado del calor, permitiendo que las proteínas vuelvan a funcionar.
Adicionalmente, hay evidencia de que las proteínas en microbios termofílicos están más densamente empacadas y compactas, lo cual evitan que se separen.
Juntas, estas estrategias permiten a algunos microbios empujar las fronteras que alguna vez pensamos eran vitales para que hubiera vida.
¿Cuál tiene el récord?
El récord mundial de supervivencia en altas temperaturas se ha roto ya varias veces.
Hace unos años, lo ostentaba el Pyrolobus fumarii, una especie de arqueas encontrada en la fumarola de un geiser del suelo oceánico en el medio del Atlántico.
P. fumarii puede vivir perfectamente bien en aguas de 113C.
Desde entonces, otro grupo de científicos ha descubierto un microbio de los géiser del océano profundo que es capaz de sobrevivir a 122C.
Y hay indicios de que incluso este no es el límite último para la vida.
Un nuevo microbio, llamado ahora «Cepa 121» fue descubierto en el fondo del océano Pacífico.
Este prospera a 121C y hay afirmaciones de que puede sobrevivir por dos horas a 130C.
Pero este hallazgo es todavía discutible, pues la cepa no se ha hecho pública para el estudio.
Incluso el campo de la ciencia forense se ha beneficiado de los termófilos.
Mucho del trabajo forense que tiene que ver con el ADN solo es posible por un proceso especial llamado la cadena de reacción polimerasa que replica ADN y amplifica su señal a niveles detectables.
La enzima responsable de la replicación de ADN fue aislada de un termófilo.
Quizás lo más importante es que los microbios que viven en las termas, que pueden sobrevivir al calor hirviente, aguas ácidas que podrían matar a la mayoría de los seres vivos, pueden tener la clave para entender los orígenes y primera evolución de la vida en la Tierra.
Las aguas termales ofrecen un pequeño vistazo a cómo era la vida en la Tierra prehistórica, cuando las primeras formas de vida empezaron a existir.
Había muy poca luz solar, no había fotosíntesis ni plantas; y esto significaba que no había casi oxígeno en la fina y primitiva atmósfera.
Ante la ausencia de una atmósfera completamente formada, la luz ultravioleta destruyó el ADN de las criaturas viviendo, lo que significa que solo podía haber vida en las profundidades de los océanos, o en el subsuelo, donde tuvieron que haber enfrentado condiciones químicas similares a las que ahora vemos en Kamchatka.
Las condiciones en Kamchatka también son un reflejo cercano a lo que vemos en mundos lejanos de nuestro sistema solar.
Si los microbios pueden sobrevivir a las aguas termales de la Tierra con una dieta de energía química de volcanes, quizás pueden existir también en otrosplanetas.
