Bióloga descubrió cómo una bacteria del volcán Copahue puede sobrevivir a condiciones letales

Dilanaz Arisan, bióloga turca y doctora en biotecnología de la Universidad San Sebastián (USS), descubrió cómo una bacteria acidófila del volcán Copahue puede adaptarse genéticamente a condiciones ambientales extremas que pueden ser letales para otros organismos.

Se trata de Igneacidithiobacillus copahuensis, una bacteria que fue descrita recientemente y se encuentra en el complejo volcánico Copahue-Caviahue, en la frontera entre Chile y Argentina, donde Arisan realizó parte de su investigación doctoral, junto a investigadores del Centro Ciencia & Vida (FCV-USS).

La experta encontró que I. copahuensis puede sobrevivir en ambientes con pH extremadamente bajo, altas temperaturas y concentraciones variables de sal, gracias a un mecanismo de adaptación evolutiva que surge a partir de la salinidad, es decir, la concentración de sales en la zona.

En este volcán también habitan otros microorganismos, pero esta bacteria en específico se distribuye a lo largo de todo el gradiente de salinidad del complejo volcánico. Esto la convierte en un modelo natural ideal para estudiar cómo las concentraciones de sal influyen en la adaptación y evolución a nivel genético y fenotípico.

Arisan, que también es integrante del Laboratorio de Ecofisiología Microbiana del Centro Basal, explica que “encontramos una bacteria acidófila que requiere sal para crecer, algo muy poco frecuente en este grupo, porque normalmente estas bacterias ni siquiera la toleran”.

De hecho, las bacterias acidófilas habitan ambientes con valores de pH generalmente inferiores a 3, condiciones que serían letales para la mayoría de las demás formas de vida. Se encuentran de manera natural en sistemas volcánicos y geotermales, así como en drenajes ácidos de minas y entornos con altas concentraciones de metales pesados.

También están presentes en contextos industriales asociados a la biominería, donde su capacidad para interactuar con minerales las convierte en un componente esencial de diversos procesos.

La fuerza evolutiva de una bacteria del volcán Copahue

Arisan descifró en su estudio el papel de la salinidad. Resulta que actúa como la principal fuerza selectiva para la diferenciación genética de poblaciones de bacterias acidófilas —en específico, I. copahuensis— en el sistema geotermal extremo del complejo volcánico.

Allí hay condiciones altamente variables de temperatura, acidez y química del agua, lo que le permitió a la bióloga y su equipo analizar cómo estas variaciones influyen en la evolución microbiana dentro de un mismo sistema natural.

Los resultados revelaron que las poblaciones de I. copahuensis que están en zonas más salinas, presentan lo que los investigadores llaman “señales de selección purificadora”, una fuerza evolutiva que elimina los cambios genéticos perjudiciales y conserva los rasgos funcionales.

Estas bacterias exhiben una menor diversidad genética y tamaños poblacionales más reducidos, lo que sugiere una presión ambiental más intensa que en otros sectores del volcán. Además, son las poblaciones más tolerantes a sal.

Las mayores diferencias se encontraron en elementos genéticos móviles, que son fragmentos de ADN capaces de transferirse entre bacterias. El estudio identificó genes asociados a la formación de cápsula y biopelículas, estructuras que protegen a las bacterias frente a condiciones adversas como la alta concentración de sal.

El trabajo muestra cómo la evolución puede observarse en acción en un entorno natural extremo, donde la selección ambiental, el intercambio genético y la especialización local permiten a estos microorganismos prosperar en condiciones donde pocas formas de vida podrían hacerlo.

“Hoy podemos secuenciar todo lo que está presente en un ambiente, es decir, todo el ADN de las bacterias que viven ahí, sin necesidad de cultivarlas una por una en el laboratorio. Y además, trabajar a nivel de poblaciones, no solo individuos, observando sus cambios con el paso del tiempo”, señala Arisan.

El estudio también es valioso porque en ambientes como los sistemas volcánicos termales, las condiciones elevan de manera significativa el desafío de sobrevivencia para la vida.

En Copahue, por ejemplo, hay un gradiente ambiental marcado: en la parte superior del sistema se encuentra el Lago del Cráter con pH cercano a cero, altas temperaturas y elevadas concentraciones de metales disueltos. Además, a medida que el agua fluye desde las vertientes cercanas al cráter hacia zonas más bajas, se va mezclando y diluyendo con deshielo, dando origen a un río donde el pH, la temperatura y la salinidad cambian progresivamente.

“Trabajamos con el volcán como sistema modelo. Al recolectar muestras en distintos puntos del gradiente, buscamos entender cómo estas condiciones ambientales afectan a los microorganismos”, dice Arisan.

Ahora, estos hallazgos también pueden tener aplicaciones prácticas. Los microorganismos extremófilos se utilizan en biominería, donde facilitan la extracción de metales de interés económico con menor consumo de energía y agua dulce que los métodos tradicionales.

La doctora Dilanaz Arisan, presentó su hallazgo en el SMBE Satellite Meeting: Molecular Mechanisms of Adaptation and Experimental Evolution, un congreso de la Society for Molecular Biology and Evolution (SMBE), que se realizó en Puerto Varas. Allí obtuvo el premio al mejor póster científico.

“Haber recibido el premio al mejor póster en este congreso fue muy gratificante. Presenté algunos resultados de mi tesis doctoral, y fue especialmente significativo porque el reconocimiento provino de especialistas de primer nivel en el área. Me alegró mucho que el trabajo despertara interés y fuera valorado por una comunidad científica tan destacada“, expresó Arisan en un comunicado de la USS.