21 mar. 2014

Els primers habitants de la Terra

Abans d'ahir, dimecres, 19 de març, va venir Carles Pedrós-Alió, de l'Institut de Ciències del Mar, per parlar-nos d'Els primers habitants de la Terra.  Després de la formació de la Terra va aparèixer la vida. Quins van ser els primers organismes? Com eren aquests organismes? Encara els podem conèixer? Quina influència van tenir en el planeta? Com classifiquem els éssers vius des del punt de vista de l’evolució?

Dimensions relacionades amb els microorganismes
El nostre cervell ha evolucionat per a sobreviure en la sabana africana. No entén ni perquè morim, ni tampoc dimensions que siguin més petites que un cabell, o més grans de 12 km; com tampoc per valorar dimensions temporals molt grans. Simplement, no està preparat per això. El que succeeix, és que morim, la vida va començar fa molts milions d'anys, hi ha éssers microscòpics i galàxies a distàncies astronòmiques. Tot i que no els intuïm.


Quants bacteris hi ha a l'oceà? S'estima de l'ordre de 10 elevat a 29. És a dir, un 1 seguit de 29 zeros.
El nombre d'estrelles s'estima en 10 elevat a 23; és a dir, un 1 seguit de 23 zeros. Són 1.000.000 menys que bacteris de l'oceà.
Quantes cèl·lules tenim al cervell? 10.000.000.000, deu mil milions; és a dir, un 1 seguit de 10 zeros.
El nombre de bacteris és molt superior als mencionats.

Quan mesura un bacteri? Un bacteri mesura entorn 0,000 001 m.
Quan mesura l'animal més gran de l'oceà? Una balena blava mesura entorn uns 30 m.
Quan pesa un bacteri? Un bacteri pesa de l'ordre de 0,000 000 000 1 gr. És a dir, uns 0,000 000 000 000 1 kg.
Quan pesa una balena blava? Pot arribar a pesar fins a 120 tones; és a dir 120.000.000 kg.
Si busquem la massa total de bacteris, trobem que és de cent bilions de tones (un 1 seguit d'14 zeros).
Si busquem la massa total de balenes blaves, suposant que hi hagi uns 12.000 exemplars (dades de 2002), el pes total seria de 14.400.000 tones. És a dir, 14.400.000.000 kg.
És a dir, que la massa total dels bacteris oceànics, els organismes més petits del mar, és gairebé 7.000.000 (set milions) de vegades superior a la massa de tots els exemplars de l'organisme més gran del mar, la balena blava.

El primer canvi globalEls bacteris fotosintètics són productors de la meitat de l'oxigen que respirem a la Terra. L'altra meitat és aportat per les plantes. Ara bé, aquests organismes no van ser els primers organismes en poblar el planeta. No haguessin pogut viure en la primera atmosfera terrestre.

Va ser l'aparició dels primers bacteris fotosintètics, és a dir, que alliberaven oxigen, que va provocar un canvi en l'atmosfera. En la primera atmosfera reductora, l'oxigen era tòxic. Però en aparèixer els cianobacteris, bacteris fotosintètics i acumular-se l'oxigen que alliberaven, hi va haver el primer canvi global del planeta, i l'atmosfera terrestre va esdevenir oxidant, com és ara.

Quan va ser? Fa uns 1.500 milions d'anys l'atmosfera ja era oxidant. Si  la vida a la Terra va aparèixer ara fa uns 3.500 milions d'anys, el procés va durar 2.000 milions d'anys.

El desert perfecte
Carles busca el desert perfecte, allà on no hi hagi vida. Però dubta que pugui existir. El Sàhara? Atacama? Les fonts termals? Els pols? Un quiròfan? La nevera de casa nostra? No, en tots els llocs mencionats hi ha vida. I molta vida bacteriana. Així que, en la seva experiència, no existeix el desert perfecte.

El nostre tub digestiu, que de fet és l'exterior, té tants bacteris, molts d'ells desconeguts, que arriben a representar entre un i dos quilos del nostre pes.

L'arbre de la vida
La classificació clàssica dels éssers vius feia referència a la morfologia i estava esbiaixada per la nostra dimensió. Donàvem molta més importància als éssers vius de dimensions similars a la nostra, per la senzilla raó que els veiem, mentre que els altres no existien.

Ara, buscant una classificació homogènia, que es faci amb el mateix caràcter per a tots els éssers vius, el resultat ha estat sorprenent. Els éssers vius es classifiquen en bacteris, arqueus i eucaris. I, la classificació homogènia es va fer prenent com a caràcter comú el RNA ribosòmic.

Els arqueuses troben en les salines, per exemple; són els responsables del color rosa que poden tenir. Es troben també en el rumen de les vaques i al mar. Els bacteris són omnipresents; en el nostre organisme en tenim deu vegades més que cèl·lules; molt pocs bacteris són els patògens. I, se semblen més, en la composició de la membrana plasmàtica, per exemple, un arqueu i un eucariota, que un bacteri i un arqueu.

Els eucariotes es caracteritzen per tenir un nucli cel·lular; de fet, són formats per cèl·lules compartimentades. La biòloga Lynn Margulis va recopilar informació de diversos orígens i va proposar la teoria endosimbiòntica, que explica la formació dels eucarionts com a l'agregació d'eubacteris amb diverses propietats. No va ser fins fa 700.000 anys van aparèixer els primers organismes pluricel·lulars.

Arqueus en condicions extremes
Al llac de Banyoles s'hi donen unes circumstàncies especials. El fons és anaeròbic, és a dir, no hi ha oxigen. Això permet que s'hi puguin desenvolupar protozous sense mitocondris, però que obtenen l'energia d'arqueus metanògens! Ara, la simbiosi no és tan estreta com la que hi ha entre els eucariotes i els seus mitocondris, atès que, quan el protozou està prest a morir, els arqueus l'abandonen.

El Rio Tinto, a la província de Huelva, té unes característiques especials. Per començar, és de color vermell fosc. Els qui l'estudien, al principi van pensar que el color era degut al drenatge de les mineries. Ara es pensa que té aquest color des d'abans de l'existència de l'espècie humana. I que es tracta d'un reactor microbià, que degrada la pirita acidificant les aigües, que tenen ferro en suspensió.

Hi ha arqueus que són tolerants a temperatures extremes de l'aigua. Ara, han de viure en aigua líquida. El rang és de -4ºC, com a l'aigua salada (que congela a temperatura inferior a l'aigua dolça); a 120ºC màxim, a les fonts termals submarines.

Com es descriu una espècie bacteriana
En termes generals, es descriuen a dos individus d'una mateixa espècie, quan (si eren de diferent sexe) es podien reproduir i la descendència era fèrtil. Ara, en els bacteris, que no tenen reproducció sexual, aquesta classificació no serveis.

A més, si nosaltres som mutants i transgènics, com va dir en Jaume Bertranpetit en el cafè científic anterior; els bacteris ho són en termes extraordinaris. Hem incorporat a la saviesa popular, que els bacteris desenvolupen resistència als antibiòtics. I això succeeix, perquè hi ha intercanvi de material genètic entre individus.

I, els virus, què són?
Segons  Lwoff: "Els virus són virus". Altres científics diuen que "els virus no són éssers vius, sinó éssers viscuts." En qualsevol cas, els virus són un dels instruments mitjançant el qual els bacteris intercanvien gens. Ja que el virus injecta el DNA bacterià a un bacteri diferent.

Aplicacions de les propietats dels bacteris
Aquest ample marge d'hàbitats i la capacitat d'integrar genoma en el propi que tenen els bacteris, permet fer-ne ús per a posar remeis a problemes que ens afecten.

La bioremediació, per exemple, és la capacitat d'emprar bacteris aprofitant la seva capacitat de digestió de productes que són tòxics per a nosaltres, com ara en un vessament de petroli. La biotecnologia permet incloure el gen de la insulina humana en bacteris, per obtenir-ne i controlar la diabetis. O, el gen del factor de coagulació humana i trasfundir-lo als hemofílics que ho necessitin, i evitar que es contagiïn de la sida, per exemple, com va passar fa unes dècades.

I, això, per a què serveix?
A en Carles no li agrada aquesta pregunta, perquè no se sap mai. Per exemple, el 1966, el seu director de tesi, Thomas Brock, va descriure un bacteri, Thermus aquaticus, que podia viure als sorgents de Yellowstone.

El 1979, Diane Green, una dona d'Estats Units, va ser assaltada, colpejada, violada i robada; a rel d'aquesta agressió, va perdre la criatura que esperava. Li v semblar veure el seu marit Kevin a cua d'ull. Ho va dir i ell va ser condemnat per una prova visual.

El 1989, Kary Mullis va inventar la tècnica de la PCR, que és la còpia múltiple d'un fragment de cadena de DNA. I ho va poder fer perquè va trobar un enzim de Thermus aquaticus, aïllat més de vint anys abans. Amb l'aplicació de la PCR a les tècniques forènsiques, es va poder demostrar que Diane Green no va ser atacada pel seu marit qui, després de 16 anys engarjolat, va poder demostrar la seva innocència.

És a dir, que mai no se sap per a què servirà una recerca.

Carles, tu de petit volies ser astronauta, com vas arribar a ser microbiòleg?
Volia ser astronauta perquè una nit que el meu pare em mostrava estrelles, vaig veure passar l'Sputnik. Quan es va adonar que a Espanya ho tenia malament per a ser astronauta, i que els astronautes havien de saber moltes matemàtiques, va decidir fer-se biòleg. Dedicar-se a la microbiologia va ser per un bon professor que els feia entendre la ciència d'una manera més engrescadora que altres: llegint i comentant l'article de Watson i Crick on descrivien l'estructura en doble hèlix del DNA, o els explicava com els tàrtars feien iogurt fermentant la llet mentre anaven a cavall.

"Desert d'aigua". Carles Pedrós-Alió. CSIC.

No hay comentarios:

Publicar un comentario