Será biológicamente complicado adaptarse al cambio climático

¿Qué tan bien pueden adaptarse los organismos vivos a las altas temperaturas? La respuesta es lamentablemente”menos de lo que esperábamos”Según un trabajo reciente publicado en avances en la ciencia. Realizados en poblaciones bacterianas, estos experimentos apuntan a un futuro sombrío a medida que se establece el cambio climático.

Test de tolerancia térmica ante olas de calor

“Me sorprendió, esperaba poder extender la tolerancia térmica superior de nuestras bacterias en más de 1°C”, informa Macarena Toll-Riera, primera autora de este nuevo trabajo realizado en la Universidad de Zúrich (Suiza). La tolerancia térmica superior es la temperatura máxima a la que un organismo puede sobrevivir. En la Tierra, este límite fisiológico”debe estar bajo mas presion“debido al aumento de temperatura previsto de 0,4° a 4,8°C durante el siglo XXI, escriben los investigadores. Pero la vida tiene cierta flexibilidad. “Cuando se exponen a estrés ambiental severo, las poblaciones pueden evitar la extinción a través de la adaptación evolutiva, un fenómeno conocido como rescate evolutivo.”, escriben los investigadores.

Una bacteria que gana solo 1°C de tolerancia térmica

Para probar este rescate evolutivo frente al calor, el equipo probó la resistencia de una bacteria en el laboratorio. llamó Pseudoalteromonas haloplanktis, habita en los mares costeros de la Antártida y soporta temperaturas que oscilan entre -2,5 y 29°C. Para los investigadores, el objetivo es aumentar gradualmente el mercurio aplicado a las colonias bacterianas para elevar este límite fisiológico por encima de los 29°C. “Diseñamos nuestros experimentos para maximizar el éxito del rescate evolutivo: utilizamos grandes poblaciones microbianas expuestas a un aumento gradual de la temperatura”, explica Macarena Toll-Riera. Sobre todo porque las bacterias tienen la ventaja de crecer en grandes poblaciones, con tiempos de generación cortos y genomas pequeños. “Haciéndolos candidatos ideales para estudiar la rápida adaptación a altas temperaturas.“, explican los investigadores en la publicación.

Pero incluso poniendo todas las probabilidades de su lado, la adaptación gradual de las cepas bacterianas requiere mucho trabajo. 900 generaciones sucesivas de P. haloplanktis se cultivan a temperaturas crecientes de 15°C, incluidas 300 generaciones a un máximo de 30°C. Además, ninguna colonia puede prosperar por más tiempo. “Solo pudimos ampliar la tolerancia térmica superior en 1 °C”, lo que sugiere que la tolerancia térmica superior solo puede evolucionar muy poco, concluye Macarena Toll-Riera.

Tres mutaciones relacionadas con el calor

Al observar más a fondo las colonias cultivadas a 30 °C, los investigadores detectaron tres mutaciones recurrentes. El primero afecta al 90% de estas bacterias en el punto álgido del estrés por calor y se refiere a una enzima (proteína activa) llamada Lon, cuya función es destruir las proteínas que han sido alteradas demasiado por el calor para funcionar correctamente. Porque más allá de un límite de temperatura, las proteínas pierden su estructura tridimensional necesaria para su función. Las otras dos mutaciones afectan al 87,5 y al 85% de las bacterias escaldadas y, respectivamente, inciden en una disminución del número de uno de los dos cromosomas que posee P. haloplanktis y la biosíntesis de su pared (que rodea y protege a la célula bacteriana).

¿Por qué estas mutaciones y cómo ayudan a funcionar en el calor? “lamentablemente aun no sabemos”, admite Macarena Toll-Riera que, junto a su equipo, está realizando experimentos adicionales para averiguarlo. “Presumimos que las mutaciones observadas juegan un papel en la destrucción de proteínas mal plegadas y en el mantenimiento de la integridad de la pared celular..” En cuanto a la mutación Lon, la más común, se supone que el aumento de la temperatura conduce a la desnaturalización de proteínas imprescindibles para la supervivencia. “Otra posibilidad es que cuando la temperatura suba más, haya más proteínas mal plegadas de las que Lon puede procesar. Se sabe que la acumulación de proteínas mal plegadas es tóxica para las células..”

Los organismos más grandes que viven en poblaciones más pequeñas se adaptarán aún menos.

Si bien Macarena Toll-Riera se mantiene cautelosa mientras espera más datos, teniendo en cuenta las posibilidades de migración, por ejemplo, estos experimentos no son un buen augurio para la capacidad futura de los organismos vivos para adaptarse al cambio climático en curso. Aunque los investigadores han hecho todo lo posible para promover una adaptación evolutiva gradual al calor de P. haloplanktis, y aunque las bacterias son organismos inherentemente de evolución rápida, no podrían ganar más de 1°C de tolerancia máxima. “Además, si bien el cambio climático global es un proceso gradual, también trae eventos climáticos abruptos y extremos, como olas de calor, huracanes y sequías.”, preocupan los investigadores en la publicación. Dichos eventos pueden afectar notablemente a las poblaciones silvestres y ya han llevado a la extinción de algunas poblaciones locales de abejas, corales, murciélagos frugívoros y bosques de algas marinas, enumeran. Si las bacterias ya están luchando, los organismos más grandes viven en poblaciones más pequeñas y a temperaturas más cercanas a sus tolerancias térmicas más altas”.son aún más propensos a morir durante las olas de calor extremo”, concluyen los investigadores.