La Vida dentro de las Rocas

Fuente: Colaje Imágenes Google

Si yo fuera una roca de la litosfera y las rocas pensaran, supondría que la biosfera destruyo inmisericordemente nuestro mundo pristino: ¡Pandemia!. Pero aquí va una metáfora que jamás se os ocurriría: ¿Y si yo fuera una pieza dental de mi aparato bucal?. La respuesta sería muy parecida. Y os lo voy a demostrar mediante una dolorosísima experiencia/dolencia personal, para comenzar.

A partir aproximadamente de 2011, comencé a sufrir infecciones en una muela del maxilar inferior. El Odontólogo no  percibía nada extraño, es decir rotura parcial, caries, etc. por lo que solía recetarme antibióticos. Empero el padecimiento persistía. Un día, en contra su voluntad, le conminé a que me extrajera la muela, ya que estaba a punto de perder el juicio. Así lo hizo. La limpió y exclamó: ¡no me lo puedo creer… si está completamente roída por dentro!. A la postre estuve cerca de la tragedia: reacción brutal a un segundo antibiótico, parálisis facial hemipléjica (o parálisis de Bell), exantema masivo etc. Aquello duró más de cinco años, hasta que pude gesticular normalmente y la expresión de mi cara volvió a la normalidad.  Supongo que pensaréis que este bloguero no prestaba demasiada atención a su dentadura, cuando en realidad ocurría todo lo contrario. En 1997 tuve que someterme a un cirugía bastante más sería con vistas a extraer un tumor que había crecido bajo una muela del juicio, dañándome el cirujano el nervio trigémino (uno de las afecciones más dolorosas del mundo). Me aplicaron, en lugar de morfina, un antiepiléptico fuerte, lo cual me causo más de 12 ictus o isquemias cerebrales simultáneamente. ¡Casi no lo cuento!. Desde entonces,  no me alimento normalmente. Tras la primera y abundante comida del día, someto mi aparato bucal a una limpieza exhaustiva: cepillado de 15 minutos, hilo dental durante 10 minutos, colutorio etc. Y a partir de ese momento, no consumo nada más que agua hasta la cena, tras la cual vuelvo a repetir la operación de limpieza brutal de la  mañana.  En consecuencia, mi boca se encuentra más limpia que los chorros del oro!. La vida microbiana se adapta a casi todo. Como colofón que no viene a cuento, hace dos meses me acaban de extraer otro tumor en el lado opuesto del mismo maxilar, aunque esta vez afectando a la parótida, por lo que no cuenta en mi auto-tertulia de hoy, si bien aún estoy convaleciente. Eso sí, no os lo he contado todo. Debo suponer que por ser un bocazas, la vida me cruza la cara a golpes inmisericordemente. Pero vayamos al grano.

En la nota de prensa que analizamos hoy nos informan entusiasmados que se han detectado bacterias ¡cianofíceas (fotosintéticas) dentro de rocas yesíferas en el Desierto de Atacama.  Se encuentran allí inmersas, al perecer, con vistas a evitar la radiación solar y otros aspectos extremos de tan árido enclave. En condiciones normales obtienen el agua del entorno. Sin embargo, cuando la aridez aumenta hasta hacerse insoportable para ellas, cambian su fuente, atacando al yeso hasta convertirlo en  anhidrita. Estoy convencido que este hallazgo se repetirá  en el futuro en otros ambientes y lugares. ¿Razón? Además de mi experiencia bucal, hoy se sabe que la mayor parte de la diversidad de mineral de la litosfera ha sido causada por la acción de la vida, como ya señalamos en nuestros post: (i) Diversidad de los minerales de La Tierra y sus relaciones con la vida y  (ii) Coevolución de Biosfera y Geosfera: La Vida Hace a la Tierra y sus Minerales. Mutatis mutandis, comenzamos a demoler parte de las ¿extraordinarias e inesperadas? exclamaciones ya mentadas en la nota de prensa y que podéis leer abajo.  La maldita tecnociencia y el autobombo que no viene a significar, por lo general, más que “viejo vinos en nuevas botellas”  “hay que cambiarlo todo para que todo siga igual”, y el consabido “no tienen abuela” etc., etc.

Por lo que respecta al Planeta Rojo, ya os comentamos en post precedentes, que desde hace más de diez años, que tengo sobradas sospechas de que el maravilloso desierto de Atacama, no resulta ser el mejor sitio para testar conjeturas acerca de la presunta vida en el Planeta Rojo, como os comenté en los post: (i) ¿Deben Considerarse como Suelos los Sedimentos de los Fondos Oceánicos? ;(ii) Suelos de los Oceánicos y Sus Factores Formadores: Los Hidratos de Metano o Clatratos; y  (iii) El Perverso Encanto del Utilitarismo en la Ciencia (El caso de Una Clasificación Universal de Suelos). Sostengo que si es cierto que la vida surgió en la Tierra en ambientes marinos y lagos profundos, deberíamos estudiar los suelos oceánicos a partir de unos 300 metros de profundidad.

Así pues, quitando la autocomplacencia de los autores, el hallazgo posee interés. Iremos constando como las rocas, como mi dentadura, se intemperizan o meteorizan tanto por fuera como por dentro.

Juanjo Ibáñez (el bocazas)

Continúa…..

Life on the rocks helps scientists understand how to survive in extreme environments
by Staff Writers; Baltimore MD (SPX) May 05, 2020

By studying how the tiniest organisms in the Atacama Desert of Chile, one of the driest places on Earth, extract water from rocks, researchers at the Johns Hopkins University, University of California, Irvine, and U.C. Riverside revealed how, against all odds, life can exist in extreme environments.

A report of the findings published in Proceedings of the National Academy of Sciences show how life can flourish in places without much water – including Mars, which has an environment similar to the Atacama – and how people living in arid regions may someday be able to procure hydration from available minerals.

«Scientists have suspected for a long time that microorganisms might be able to extract water from minerals, but this is the first demonstration of it,» says Jocelyne DiRuggiero, associate professor of biology at the Johns Hopkins University and the paper’s co-author.

«This is an amazing survival strategy for microorganisms living at the dry limit for life, and it provides constraints to guide our search for life elsewhere.»

The research team focused on Chroococcidiospsis, a species of cyanobacteria that is found in deserts around the world, and gypsum, a calcium sulfate-based mineral that contains water. The colonizing lifeforms exist beneath a thin layer of rock that gives them protection against the Atacama’s extreme temperature, battering winds and blistering sun.

DiRuggiero traveled to the remote desert to collect gypsum samples, which she brought back to her lab, cut into small pieces where the microorganisms could be found and sent to David Kisailus, professor of materials science and engineering at UCI, for materials analysis.

In one of the most striking findings of the study, the researchers learned that the microorganisms change the very nature of the rock they occupy. By extracting water, they cause a phase transformation of the material – from gypsum to anhydrite, a dehydrated mineral.

According to DiRuggiero, the study’s inspiration came when Wei Huang, a UCI post-doctoral scholar in materials science and engineering, spotted data showing an overlap in concentrations of anhydrite and cyanobacteria in the gypsum samples collected in the Atacama.

DiRuggiero’s team then allowed the organisms to colonize half-millimeter cubes of rocks, called coupons, under two different conditions: one in the presence of water, to mimic a high-humidity environment, and the other completely dry. In the presence of moisture, the gypsum did not transform to the anhydrite phase.

La vida en las rocas ayuda a los científicos a comprender cómo sobrevivir en entornos extremos

Por Staff Writers; Baltimore MD (SPX) 05 de mayo de 2020

Al estudiar cómo los organismos más diminutos del desierto de Atacama de Chile, uno de los lugares más secos de la Tierra, extraen agua de las rocas, los investigadores de la Universidad Johns Hopkins, la Universidad de California, Irvine y la U.C. Riverside reveló cómo, contra todo pronóstico, la vida puede existir en entornos extremos.

Un informe de los hallazgos publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences muestra cómo la vida puede florecer en lugares sin mucha agua, incluido Marte, que tiene un entorno similar al de Atacama, y cómo las personas que viven en regiones áridas algún día pueden obtener hidratación de los minerales disponibles.

«Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los microorganismos podrían extraer agua de los minerales, pero esta es la primera demostración de ello», dice Jocelyne DiRuggiero, profesora asociada de biología en la Universidad Johns Hopkins y coautora del artículo.

«Esta es una estrategia de supervivencia asombrosa para los microorganismos que viven en el límite seco de por vida, y proporciona limitaciones para guiar nuestra búsqueda de vida en otros lugares».

El equipo de investigación se centró en Chroococcidiospsis, una especie de cianobacteria que se encuentra en los desiertos de todo el mundo, y el yeso, un mineral a base de sulfato de calcio que contiene agua. Las formas de vida colonizadoras existen debajo de una fina capa de roca que les brinda protección contra la temperatura extrema de Atacama, los fuertes vientos y el sol abrasador.

DiRuggiero viajó al desierto remoto para recolectar muestras de yeso, que trajo de regreso a su laboratorio, cortadas en pequeños trozos donde se podían encontrar los microorganismos y enviadas a David Kisailus, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la UCI, para el análisis de materiales.

En uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio, los investigadores descubrieron que los microorganismos cambian la naturaleza misma de la roca que ocupan. Al extraer agua, provocan una transformación de fase del material, de yeso a anhidrita, un mineral deshidratado.

Según DiRuggiero, la inspiración del estudio llegó cuando Wei Huang, un becario postdoctoral de la UCI en ciencia e ingeniería de materiales, descubrió datos que mostraban una superposición en las concentraciones de anhidrita y cianobacterias en las muestras de yeso recolectadas en Atacama.

Luego, el equipo de DiRuggiero permitió que los organismos colonizaran cubos de rocas de medio milímetro, llamados cupones, en dos condiciones diferentes: una en presencia de agua, para imitar un ambiente de alta humedad, y la otra completamente seca. En presencia de humedad, el yeso no se transformó en la fase de anhidrita.

«They didn’t need water from the rock, they got it from their surroundings,» said Kisailus. «But when they were put under stressed conditions, the microbes had no alternative but to extract water from the gypsum, inducing this phase transformation in the material.»

Kisailus’ team used a combination of advanced microscopy and spectroscopy to examine the interactions between the biological and geological counterparts, finding that the organisms bore into the material like tiny miners by excreting a biofilm containing organic acids, Kisailus said.

Huang used a modified electron microscope equipped with a Raman spectrometer to discover that the organisms used the acid to penetrate the rock in specific crystallographic directions – only along certain planes where they could more easily access water existing between faces of calcium and sulfate ions.

«Does it mean there is life on Mars? We cannot say, but it gives us an idea of how crafty microorganisms can be,» says DiRuggiero.

The findings may also help researchers develop other practical applications for defense. «The Army has a strong interest in how microorganisms well-adapted to extreme environments can be exploited for novel applications such as material synthesis and power generation within these harsh fielded environments,» adds Robert Kokoska, program manager, Army Research Office, an element of U.S. Army Combat Capabilities Development Command’s Army Research Office.

«This study provides valuable clues for uncovering the evolved «design strategies» used by these native desert-dwelling microbes to maintain their viability in the face of multiple environmental challenges.»

Funding for this project was provided by the Army Research Office and NASA.

«No necesitaban agua de la roca, la obtenían de sus alrededores«, dijo Kisailus. «Pero cuando fueron sometidos a condiciones de estrés, los microbios no tuvieron otra alternativa que extraer agua del yeso, induciendo esta transformación de fase en el material«.

El equipo de Kisailus utilizó una combinación de microscopía avanzada y espectroscopía para examinar las interacciones entre las contrapartes biológicas y geológicas, encontrando que los organismos perforan el material como minúsculos mineros al excretar una biopelícula que contiene ácidos orgánicos, dijo Kisailus.

Huang usó un microscopio electrónico modificado equipado con un espectrómetro Raman para descubrir que los organismos usaban el ácido para penetrar la roca en direcciones cristalográficas específicas, solo a lo largo de ciertos planos donde podían acceder más fácilmente al agua existente entre las caras de los iones de calcio y sulfato.

«¿Significa que hay vida en Marte? No podemos decirlo, pero nos da una idea de lo astutos que pueden ser los microorganismos», dice DiRuggiero.

Los hallazgos también pueden ayudar a los investigadores a desarrollar otras aplicaciones prácticas para la defensa. «El Ejército tiene un gran interés en cómo los microorganismos bien adaptados a ambientes extremos pueden ser explotados para aplicaciones novedosas como síntesis de materiales y generación de energía dentro de estos entornos de campo hostiles», agrega Robert Kokoska, gerente de programa, Oficina de Investigación del Ejército, un elemento de Oficina de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de EE. UU.

«Este estudio proporciona pistas valiosas para descubrir las» estrategias de diseño «evolucionadas utilizadas por estos microbios nativos que habitan en el desierto para mantener su viabilidad frente a múltiples desafíos ambientales».

El financiamiento para este proyecto fue proporcionado por la Oficina de Investigación del Ejército y la NASA.

Microorganisms in parched regions extract needed water from colonized rocks
by Staff Writers; Irvine CA (SPX) May 05, 2020

In Northern Chile’s Atacama Desert, one of the driest places on Earth, microorganisms are able to eke out an existence by extracting water from the very rocks they colonize.

Through work in the field and laboratory experiments, researchers at the University of California, Irvine, as well as Johns Hopkins University and UC Riverside, gained an in-depth understanding of the mechanisms by which some cyanobacteria survive in harsh surroundings.

The new insights, published in Proceedings of the National Academy of Sciences, demonstrate how life can flourish in places without much water in evidence – such as Mars – and how people living in arid regions may someday derive hydration from available minerals.

«The Army Research Office funded this project because they want to understand how organisms can survive in extreme environments,» said lead author David Kisailus, UCI professor of materials science and engineering. «They also wanted us to help translate that to enabling humans to cope with the harshest of conditions, whether it be out in the middle of the desert or while exploring other planets.»

The research team focused on the interactions of Chroococcidiopsis, a desiccation-resistant cyanobacteria found in deserts around the world, and gypsum, a water-containing calcium sulfate-based mineral. The colonizing life-forms exist beneath a thin layer of rock that gives them a measure of protection against the Atacama’s high solar irradiance, extreme dryness and battering winds.

Co-author Jocelyne DiRuggiero, associate professor in Johns Hopkins University’s Department of Biology, traveled to the remote desert to collect gypsum samples, which were brought back to her lab in the U.S. She cut small pieces harboring cyanobacteria and sent them to Kisailus’ lab for materials analysis.

Los microorganismos en las regiones áridas extraen el agua necesaria de las rocas colonizadas

Por redactores del personal; Irvine CA (SPX) 05 de mayo de 2020

En el desierto de Atacama, en el norte de Chile, uno de los lugares más secos de la Tierra, los microorganismos pueden sobrevivir extrayendo agua de las mismas rocas que colonizan.

A través del trabajo en el campo y experimentos de laboratorio, los investigadores de la Universidad de California, Irvine, así como de la Universidad Johns Hopkins y UC Riverside, obtuvieron una comprensión profunda de los mecanismos por los cuales algunas cianobacterias sobreviven en entornos hostiles.

Los nuevos conocimientos, publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences, demuestran cómo la vida puede florecer en lugares sin mucha agua en evidencia, como Marte, y cómo las personas que viven en regiones áridas algún día pueden obtener hidratación de los minerales disponibles.

«La Oficina de Investigación del Ejército financió este proyecto porque quieren entender cómo los organismos pueden sobrevivir en ambientes extremos», dijo el autor principal David Kisailus, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UCI. «También querían que ayudáramos a traducir eso para permitir a los humanos hacer frente a las condiciones más duras, ya sea en medio del desierto o mientras exploramos otros planetas».

El equipo de investigación se centró en las interacciones de Chroococcidiopsis, una cianobacteria resistente a la desecación que se encuentra en los desiertos de todo el mundo, y el yeso, un mineral a base de sulfato de calcio que contiene agua. Las formas de vida colonizadoras existen debajo de una fina capa de roca que les da una medida de protección contra la alta irradiancia solar de Atacama, la sequedad extrema y los fuertes vientos.

La coautora Jocelyne DiRuggiero, profesora asociada en el Departamento de Biología de la Universidad Johns Hopkins, viajó al desierto remoto para recolectar muestras de yeso, que fueron llevadas a su laboratorio en los EE. UU. Cortó pequeñas piezas que albergaban cianobacterias y las envió al laboratorio de Kisailus para análisis de materiales.

In one of the most striking discoveries of the study, the researchers learned that the microorganisms change the very nature of the rock they occupy. By extracting water, they cause a phase transformation of the material – from gypsum to anhydrite, a dehydrated mineral.

According to DiRuggiero, the impetus for the published work came when Wei Huang, a UCI postdoctoral scholar in materials science and engineering, spotted data showing an overlap in concentrations of anhydrite and cyanobacteria in the gypsum samples collected in the Atacama.

«Our analysis of the regions of rock where microbes were colonized revealed a dehydrated phase of calcium sulfate, suggesting that they extract water from the rock to survive,» Kisailus said. «We wanted to do some more controlled experiments to validate that hypothesis.»

DiRuggiero’s team then allowed the organisms to colonize half-millimeter cubes of rock, called coupons, under two different conditions: one in the presence of water, to mimic a high-humidity environment, and the other completely dry. Amid moisture, the gypsum did not transform to the anhydrite phase.

The cyanobacteria «didn’t need water from the rock; they got it from their surroundings,» Kisailus said. «But when they were put under stressed conditions, the microbes had no alternative but to extract water from the gypsum, inducing this phase transformation in the material.»

His team utilized a combination of advanced microscopy and spectroscopy to examine the interactions between the biological and geological counterparts, finding that the organisms bore into the rock like tiny miners by excreting a biofilm containing organic acids.

Huang employed a modified electron microscope equipped with a Raman spectrometer to discover that the cyanobacteria used the acid to penetrate the gypsum in specific crystallographic directions – only along certain planes where they could more easily access the water existing between faces of calcium and sulfate ions.

Kisailus said the project was a great example of interdisciplinary collaboration between microbiologists and materials scientists.

«Researchers have suspected for a long time that microorganisms might be able to extract water from minerals, but this is the first demonstration of it,» DiRuggiero said. «This is an amazing survival strategy for microorganisms living at the dry limit for life, and it will guide our search for life elsewhere.»

Robert Kokoska, Ph.D., program manager at the Army Research Office, an element of the U.S. Army Combat Capabilities Development Command’s Army Research Laboratory, noted: «The Army has a strong interest in how microorganisms well-adapted to extreme environments can be exploited for novel applications such as materials synthesis and power generation within these harsh environments. This study provides valuable clues for uncovering the evolved design strategies used by these native, desert-dwelling microbes to maintain their viability in the face of multiple environmental challenges.»

En uno de los descubrimientos más llamativos del estudio, los investigadores se enteraron de que los microorganismos cambian la naturaleza misma de la roca que ocupan. Al extraer agua, provocan una transformación de fase del material, de yeso a anhidrita, un mineral deshidratado.

Según DiRuggiero, el ímpetu para el trabajo publicado llegó cuando Wei Huang, un becario postdoctoral de la UCI en ciencia e ingeniería de materiales, descubrió datos que mostraban una superposición en las concentraciones de anhidrita y cianobacterias en las muestras de yeso recolectadas en Atacama.

«Nuestro análisis de las regiones de roca donde los microbios fueron colonizados reveló una fase deshidratada de sulfato de calcio, lo que sugiere que extraen agua de la roca para sobrevivir«, dijo Kisailus. «Queríamos hacer algunos experimentos más controlados para validar esa hipótesis«.

Luego, el equipo de DiRuggiero permitió que los organismos colonizaran cubos de roca de medio milímetro, llamados cupones, en dos condiciones diferentes: una en presencia de agua, para imitar un ambiente de alta humedad, y la otra completamente seca. En medio de la humedad, el yeso no se transformó en la fase de anhidrita.

Las cianobacterias «no necesitaban agua de la roca; la obtenían de su entorno», dijo Kisailus. «Pero cuando fueron sometidos a condiciones de estrés, los microbios no tuvieron otra alternativa que extraer agua del yeso, induciendo esta transformación de fase en el material«.

Su equipo utilizó una combinación de microscopía avanzada y espectroscopía para examinar las interacciones entre las contrapartes biológicas y geológicas, encontrando que los organismos perforan la roca como minúsculos mineros al excretar una biopelícula que contiene ácidos orgánicos.

Huang empleó un microscopio electrónico modificado equipado con un espectrómetro Raman para descubrir que las cianobacterias usaban el ácido para penetrar el yeso en direcciones cristalográficas específicas, solo a lo largo de ciertos planos donde podían acceder más fácilmente al agua existente entre las caras de los iones de calcio y sulfato.

Kisailus dijo que el proyecto era un gran ejemplo de colaboración interdisciplinaria entre microbiólogos y científicos de materiales.

«Los investigadores han sospechado durante mucho tiempo que los microorganismos podrían extraer agua de los minerales, pero esta es la primera demostración de ello«, dijo DiRuggiero. «Esta es una estrategia de supervivencia asombrosa para los microorganismos que viven en el límite seco de por vida, y guiará nuestra búsqueda de vida en otros lugares».

Robert Kokoska, Ph.D., gerente de programas de la Oficina de Investigación del Ejército, un elemento del Laboratorio de Investigación del Ejército del Comando de Desarrollo de Capacidades de Combate del Ejército de los EE. UU., Señaló: «El Ejército tiene un gran interés en cómo los microorganismos bien adaptados a ambientes extremos pueden ser explotado para aplicaciones novedosas como síntesis de materiales y generación de energía en estos entornos hostiles. Este estudio proporciona pistas valiosas para descubrir las estrategias de diseño evolucionadas utilizadas por estos microbios nativos que habitan en el desierto para mantener su viabilidad frente a múltiples desafíos ambientales «.