Permite a los microbios generar energía a partir de los gases atmosféricos
La Antártida es uno de los lugares más secos y fríos de la Tierra. Muy poca vida sobrevive a sus condiciones extremas. Sin embargo, en los suelos dispersos sobre las congeladas capas de hielo, sobreviven comunidades de microbios. Y una de las claves de su éxito es una estrategia sorprendentemente comunitaria.
Organismos no emparentados comparten las herramientas para la supervivencia mediante la transferencia de genes entre ellos, incluidos los genes que les permiten obtener energía del propio aire.
"En una nueva investigación, estudiamos los genomas de 676 especies de microbios y descubrimos que casi todas (alrededor del 98%) presentaban evidencia de intercambio genético con otros microbios", dicen Yongyi Peng y Ry Holland de la Universidad de Monash.
Energía del aire
Los hallazgos sugieren que este proceso, conocido como transferencia horizontal de genes, es clave para la supervivencia de los microbios antárticos.
Los genes implicados en la producción de energía fueron algunos de los que se transfirieron con mayor frecuencia. En particular, las herramientas genéticas que permiten a los microbios generar energía a partir de los gases atmosféricos, un proceso conocido como "aerotrofia", se compartieron comúnmente. Esto probablemente se deba a que ayudan a los microbios a obtener escasos recursos de su hostil entorno.
La aerotrofia permite a los microbios utilizar pequeñas cantidades de gases atmosféricos, como hidrógeno y monóxido de carbono, como fuente de energía.
En la mayoría de los entornos, la aerotrofia funciona como un generador de reserva, permitiendo a las bacterias sobrevivir cuando otros recursos, como alimento y luz solar, escasean.
Pero en la Antártida, parece ser esencial para la supervivencia diaria. Los genes se han transmitido repetidamente entre diferentes especies microbianas, incluso entre aquellas con lejano parentesco.
Imagen: Los genes de aerotrofia se transfieren entre diversos filos bacterianos y están sujetos a transferencias de elementos genéticos móviles. Crédito: Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-76323-8
¿Cómo comparten genes los microbios?
Imagínate tener la capacidad sobrehumana de crear alimento de la nada y luego compartirlo al azar con algunos de tus vecinos. Si bien los humanos no funcionan así, los microbios a veces sí.
La transferencia horizontal de genes es como lanzar aleatoriamente fragmentos de tu código genético a quienes te rodean, sean o no parientes. Es una forma útil de adquirir nuevas capacidades que pueden brindar una ventaja en entornos difíciles.
Los seres humanos solo transmiten información genética a su descendencia mediante lo que se conoce como transferencia genética vertical. Pero la transferencia genética horizontal en los microbios puede ocurrir de tres diferentes maneras.
La primera forma es mediante la captación de ADN libre en el ambiente, generalmente de células muertas. La segunda es mediante la recepción de ADN a través de puentes microscópicos que se establecen temporalmente entre células microbianas. Y la tercera es mediante la infección por un virus que, accidentalmente, transporta parte del ADN de su último huésped.
Los microbios pueden adquirir genes, pero la naturaleza decide cuáles se conservan
Agregar una nueva herramienta genética es sólo el comienzo. Después de que un microbio adquiere un nuevo gen, ese gen debe resultar útil en su nuevo anfitrión.
En los microorganismos, si el gen transferido proporciona una ventaja, se establece rápidamente en toda la población mediante selección natural. Este proceso también elimina las transferencias perjudiciales.
A lo largo de muchas generaciones, se producen pequeños cambios en los genes de forma natural. En el caso de los genes que proporcionan importantes ventajas para la supervivencia, como la aerotrofia, es más probable que se mantengan los cambios que preservan su función. Los genes que ya no proporcionan ninguna ventaja se pierden gradualmente.
Este proceso funciona como un control de calidad a largo plazo. Los microbios pueden adquirir nuevas capacidades mediante el intercambio genético, pero solo se conservan las herramientas genéticas que mejoran continuamente sus probabilidades de supervivencia. Esto ayuda a explicar por qué seguimos encontrando los mismos genes generadores de energía en microbios antárticos lejanamente emparentados, incluso en lugares separados por miles de kilómetros.
La subsistencia a partir del aire es fundamental para la vida terrestre en la Antártida
La aerotrofia parece haber contribuido a que los suelos antárticos alberguen diversas comunidades microbianas que desempeñan funciones esenciales en los ecosistemas antárticos. Estos microbios impulsan el flujo de nutrientes y energía a través de dichos ecosistemas.
A medida que la Antártida experimenta rápidos cambios ambientales, resulta cada vez más importante comprender estos procesos microbianos. El aumento de las temperaturas puede alterar la actividad microbiana, afectando potencialmente los procesos esenciales que sustentan estos ecosistemas.
Comprender cómo sobreviven los microbios antárticos y cómo responden a las presiones ambientales nos proporcionará nuevos conocimientos sobre cómo podría responder este antiguo ecosistema al calentamiento global.
Más allá de sus funciones ecológicas, estos microbios también desafían nuestra concepción de la Antártida. En lugar de un continente blanco y vacío, la Antártida alberga ecosistemas algo ocultos pero altamente adaptables, repletos de vida microbiana. Estos diminutos supervivientes han desarrollado estrategias para soportar algunas de las condiciones más duras de la Tierra, incluyendo el frío y la sequedad extremos, la prolongada oscuridad invernal y la escasez de nutrientes.
Al comprender cómo sobreviven estos microbios, los científicos pueden aprender más sobre los límites fundamentales de la vida misma. Estos conocimientos podrían ayudarnos a entender cómo podrían sobrevivir los organismos en otros entornos extremos, incluso en futuras misiones espaciales o en mundos helados más allá de la Tierra.
El estudio se publicó en Nature Communications: Widespread horizontal transfer and strong selection enhance microbial adaptation in Antarctic soils
