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Los tardígrados: unos animales «duros de roer»

Recientemente se ha hablado de los microorganismos extremófilos, haciendo referencia a seres vivos presentes en los dominios Bacteria y Archaea. Sin embargo, hay un organismo eucariota, un animal diminuto, que posee características que también lo hacen un ser “amante de lo extremo”. Al menos, un ser con alta capacidad de sobrevivir en ambientes hostiles. Os presento a los tardígrados u osos de agua. Quédate y aprende más sobre estos «adorables» animales.

Los tardígrados: hallazgo y clasificación

Un poco de historia

Los tardígrados fueron descritos por primera vez en 1773 por el zoólogo alemán Johann August Ephraim Goeze. Fue él quien los llamó coloquialmente «osos de agua» dada la peculiar forma en la que caminan, muy similar a la de un oso.

Unos años más tarde (1777), el biólogo italiano Lazzaro Spallanzani acuñó el término de tardígrado en referencia al paso lento que estos seres tienen. Con el paso del tiempo, éste se ha convertido en un grupo científico. Spalllanzani quizá sea más conocido por ayudar a desmentir la teoría de la generación espontánea, la cual se ha comentado en el post «El origen de la vida en la Tierra: su historia«.

Clasificación

Los tardígrados son animalesmulticelulares clasificados dentro del filo Ecdysozoa. Este grupo contiene a todos los invertebrados que poseen una estructura resistente llamada cutícula, en al menos alguna parte de su cuerpo. Además, es un filo cuyos organismos también comparten la capacidad de mudar algunas de sus partes o completamente. El proceso de muda en biología es la renovación de la cutícula.

Dentro de los Ecdysozoa se clasifican en los Panartrópodos, un grupo muy próximo a los artrópodos. Esto muestra una estrecha relación entre los insectos y los crustáceos.

Estructura y características de los tardígrados

Los tardígrados son animales invertebrados de en torno a un milímetro de tamaño. Tal y como se aprecia en la siguiente imagen (figura 1), tienen forma ovalada o alargada y poseen una cabeza y un tronco no muy delimitados. Su piel no está recubierta, aunque si lo están las uñas y mandíbulas para formar estructuras más resistentes. Además, estas partes duras están sometidas a mudas, de ahí que se clasifiquen en el filo Ecdysozoa.

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Figura 1. Estructura de un tardígrado: cabeza y tronco.

En el tronco hay cuatro pares de patas que utiliza para moverse (mediante una especie de gateo) y/o palpar lo que hay a su alrededor. Además, todas las patas acaban en uñas para facilitar el agarre a la superficie. Si te has fijado bien en la disposición de estas, ¿no te recuerda a las extremidades de un oso? Por su parte, la cabeza acaba en una resistente mandíbula en forma circular la cual emplea para machacar el alimento que ingiere. Seamos sinceros, es un animal que puede ser tremendamente “achuchable”. En la siguiente imagen (figura 2) se pueden apreciar estas partes.

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Figura 2. Detalle de la cabeza y patas del tardígrado.

En lo que se refiere a órganos, son animales sin aparato respiratorio ni excretor. Lo que sí poseen es un sistema circulatorio abierto cuya función es repartir el líquido hemático (la «sangre» de estos animales). Son organismos en los que existe diferencia de sexos y, consecuentemente, se reproducen de forma sexual mediante fecundación.  Este proceso implica la unión de gametos masculinos y femeninos. Sin embargo, y como dato curioso, los tardígrados son capaces de reproducirse mediante partenogénesis. Esto es la división de las células sexuales femeninas (óvulos) sin existir fecundación. Así pues, las hembras no necesariamente precisan de un macho para tener descendencia. Además, son animales ovíparos, es decir, ponen huevos que se desarrollan en el exterior.

Hábitat

La mayoría de tardígrados, aunque resulte contradictorio con su definición como oso de agua, son terrestres. Normalmente se encuentran en entornos terrestres con una alta humedad: musgos, líquenes o helechos. También se pueden encontrar en el agua, salada o dulce. Incluso se han llegado a encontrar tardígrados en lugares tan variopintos como el hielo en la Antártida o en aguas termales estancadas. Éstos son entornos extremos que retan a la supervivencia de los seres vivos.

A la vista de tal versatilidad, ¿qué secreto guardan para hacer frente a las condiciones externas, especialmente en ambientes extremos?

Resistencia a condiciones extremas

Lo cierto es que los tardígrados son capaces de habitar cualquier entorno gracias a una pequeña, pero gran adaptación. La criptobiosis es un proceso que permite una adaptabilidad a diferentes condiciones y que se promueve por cambios extremos en el ambiente. También se denomina estado de animación suspendida o latente.

¿Por qué y cómo se inicia la criptobiosis?

El animal inicia el estado de criptobiosis como medida de protección ante una adversidad del medio en el que se encuentre. Ésta puede ser radiación, sustancias corrosivas o temperaturas extremas. Ante semejantes condiciones, el tardígrado genera una capa o cutícula protectora denominada tun. Hasta hace pocos años se creía que está se generaba por un azúcar, la trehalosa. Sin embargo, los estudios de Boothby et al. (2017) demuestran que el tun se forma por la acción de las proteínas intrínsecamente desordenadas (TDP por sus siglas en inglés).

Esta forma de resistencia permite que el crecimiento, la reproducción y el metabolismo se reduzca o cese temporalmente. Para ello, el tardígrado pliega sus extremidades y contrae el cuerpo dentro del tun. Es como si una tortuga se protegiera en su caparazón, solo que los tardígrados lo pueden hacer de manera indefinida y mucho más resistente. De esta forma, el tardígrado entra en un modo de hibernación extrema en el que no habrá comunicación con el exterior hasta que las condiciones mejoren. En las siguientes imágenes (figura 3) se puede observar esta estructura bajo el microscopio electrónico de barrido (izquierda) y el microscopio óptico (derecha).

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Figura 3. Capa o cutícula protectora (tun) vista en microscopio electrónico de barrido (izquierda) y microscopio óptico (derecha).

¿Pero es esto suficiente? Si la capacidad de resistencia por el estado de criptobiosis te ha resultado curioso, espera que estos “bichos” tienen otro «as en la manga». Muy recientemente, en octubre de 2020, Suma et al., han descubierto la capacidad que tiene una especie en concreto del género Paramacrobiotus para generar fluorescencia. La fluorescencia es la emisión de un tipo de luz cuando se le ilumina con luz ultravioleta, de mayor energía. Esta fluorescencia les va a permitir generar una enorme resistencia a ciertos tipos de radiación. Veremos ahora en el siguiente apartado qué “superpoder” ha concedido este último hallazgo.

¿Qué les permite el estado de criptobiosis? ¿Y la fluorescencia?

Hay que destacar que los tardígrados son los animales con más capacidad para soportar ambientes tan hostiles. Igualmente, tampoco tiene nada que envidiar a los extremófilos del dominio Bacteria y Archaea.

Así pues, los tardígrados son capaces de soportar temperaturas extremas desde los 150ºC (cercano a hornear una pizza) hasta los – 273ºC (muy por debajo de la temperatura encontrada en los polos). También son capaces de soportar presiones 6 veces mayores que las que hay a 10.000 m de profundidad. Incluso son capaces de aguantar la radiación y el vacío que puede haber en el espacio exterior.

Hay que hacer una mención aparte sobre el reciente estudio que muestra la capacidad de generar fluorescencia (Suma et al., 2020). Y es que este hecho les confiere una enorme resistencia a la radiación ultravioleta que se emplea para eliminar microorganismos patógenos. Con esto, los tardígrados del género estudiado han superado el récord de supervivencia a la luz ultravioleta (UVA), resistiendo a una dosis cuatro veces mayor a la empleada para matar bacterias o virus patógenos. Tranquilos, estos animales no son patógenos. Lo que hacen es transformar esa radiación UVA en una luz mucho menos energética y dañina. Como he dicho antes, la fluorescencia es el proceso de emisión de una onda, como consecuencia de la radiación por otra.

En la siguiente imagen (figura 4) se puede observar cual es el aspecto del tardígrado bajo la radiación ultravioleta. Si, chic@s, es como la pintura de neón en una discoteca cuando encienden esa luz morada (ultravioleta) y los colores claros se vuelven más intensos. Es todo un juerguista este tardígrado.

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Figura 4. Paramacrobiotus emitiendo fluorescencia azul al ser iluminado con luz UVA (Suma et al., 2020)

¿A dónde son capaces de llegar con estas extraordinarias capacidades?

Todos estos “poderes” que los tardígrados tienen les proporcionan la posibilidad de vivir en condiciones extraterrestres. Un estudio realizado por la AEE (Agencia Estatal Europea o ESA por sus siglas en inglés), expuso a los tardígrados a las condiciones existentes fuera de la nave espacial. Tras ello, observaron que no solo los tardígrados en criptobiosis habían sobrevivido, sino también aquellos que estaban activos. Además, observaron en una segunda fase del experimento que estos mismos tardígrados eran capaces de vivir con éxito y tener descendencia natural una vez habían vuelto a la Tierra. Hay que tener en cuenta que cualquier otro organismo normal, no hubiera sobrevivido al espacio exterior. Y de hacerlo, no hubiese tenido una descendencia adecuada por la presencia de mutaciones y/o enfermedades letales causadas por la radiación exterior.

Aportación de los tardígrados a la ciencia

Uno de los aspectos que más destacan del estudio de los tardígrados es poder observar la posibilidad de que pueda haber vida en el espacio. Esto, a su vez, sugiere preguntas sobre cuál ha sido el origen de los organismos en la Tierra.

Por otro lado, existen investigaciones que intentan aplicar de forma directa algunas de las capacidades que estos tardígrados tienen. Así, mediante el estudio de la formación de los tun con las proteínas TDP, se están realizando proyectos para fabricar trajes espaciales más resistentes. También se está investigando la posibilidad de usar estas proteínas para proteger los cultivos contra la sequía e incluso para proteger medicamentos que normalmente requieren almacenamiento en frío. Igualmente se está observando las posibilidades que proporcionan los pigmentos fluorescentes. Extrayéndolos, los científicos del mismo estudio citado han sido capaces de proteger de la luz UVA a ciertos gusanos y otros tardígrados que no poseen dichos pigmentos. Esto ha abierto la posibilidad de aplicarlos, entre otras muchas que están por venir, a cremas solares protectoras.

Conclusión

Estamos ante un ser diminuto y “adorable”, pero de armas tomar. Unos animales que han sido capaces de viajar al espacio, campar a sus anchas por el mismo y volver a la Tierra para dar más de un quebradero de cabeza a muchos investigadores. Además, hemos aprendido que un género en concreto hace frente a la temible radiación UVA, usada como agente desinfectante en muchos laboratorios. Sin duda, los tardígrados son unos animales “duros de roer”. ¿Y tú, los conocías? Si te ha gustado el artículo sigue atento a este blog, la ciencia es un mundo que puede estar al alcance de todos.

Bibliografía

Boothby T. C., Tapia H., Brozena A. H., Piszkiewicz S., Smith A. E., Giovannini I., and Goldstein B. (2017). Tardigrades use intrinsically disordered proteins to survive desiccation. Molecular cell, 65(6), 975-984.

Suma H. R., Prakash S., and Eswarappa S. M. (2020). Naturally occurring fluorescence protects the eutardigrade Paramacrobiotus sp. from ultraviolet radiation. Biology Letters, 16(10), 20200391.

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Juan Cebollada Galisteo

¡Hola! soy Juan, graduado en Biología, especializado en el itinerario de biotecnología y biomedicina. Me gusta hacer llegar la ciencia a todo el mundo y es por ello por lo que aquí estoy. Espero que te guste el contenido y que disfrutes tanto como yo lo hago escribiendo. ¡Nos vemos en los siguientes blogs!