Tras los secretos de los organismos que logran sobrevivir en la Antártica

¿Qué tienen los organismos antárticos que son capaces de tolerar el frío, la oscuridad, la salinidad, la radiación ultravioleta o a la falta de agua? La respuesta a esta pregunta ocupa toda una línea de investigación del Programa Nacional de Ciencia Antártica, coordinado por el INACH. Los resultados son promisorios y van desde enzimas capaces de degradar desechos líquidos grasos provenientes de la industria alimentaria, biofertilizantes que pueden estimular el crecimiento de plantas de interés comercial y extractos que tienen actividad contra células cancerígenas, estos últimos obtenidos desde el pasto antártico (Deschampsia antarctica).

Una escena clásica de película de ciencia ficción: el explorador espacial camina a tientas por un terreno árido. De pronto, recibe la orden de regreso inmediato a la nave porque saldrá el sol. Apenas el primer rayo toca el suelo, la temperatura aumenta en cientos de grados, la tierra hierve, exhala gases tóxicos y un viento imposible barre el suelo. La Antártica, sin las exageraciones del género fantástico, tiene también la marca de lo insólito. Aunque todo parece normal con plantas verdes, aves que vuelan (y nadan), invertebrados que se mueven entre las piedras, mares plenos de vida… la verdad es que esta aparente normalidad ha logrado sobreponerse a enormes presiones ambientales como las bajas temperaturas, la escasez de agua, la alta salinidad e intensas radiaciones ultravioletas, tolerando a veces varios de estos factores al mismo tiempo. Esa es la paradoja de la vida en la Antártica: su normalidad es extraordinaria.
Estas condiciones extremas hacen que los organismos polares generen sus propias estrategias para soportarlas y sobrevivir. Por esto, varios investigadores chilenos se han interesado en las adaptaciones biológicas que hacen posible la vida en la Antártica, especialmente pensando en futuras aplicaciones para la industria.
A modo de ejemplo, en los últimos cinco años se han logrado patentar invenciones asociadas a la expresión de proteínas que presentan estabilidad y funcionalidad a bajas temperaturas, para prevenir el daño celular por estrés oxidativo. También se han determinado enzimas del tipo lipasa que pueden degradar desechos líquidos con alto contenido en grasas provenientes de la industria alimentaria, o biofertilizantes provenientes de las raíces de la planta Deschampsia antarctica (pasto antártico), que pueden incrementar el crecimiento de las raíces de otros vegetales de interés comercial.

Como vemos, el estudio de plantas, bacterias, líquenes, levaduras y hongos antárticos ha logrado fortalecer esta línea de investigación y proyectarla hacia la valorización de la investigación que Chile realiza en este continente.
La microbiología asociada al Programa Nacional de Ciencia Antártica (PROCIEN), administrado por el Instituto Antártico Chileno (INACH), adquirió un impulso notable en estos últimos años, con el desarrollo del primer proyecto de infraestructura de laboratorios antárticos financiado por el programa Innova de Corfo. Desde entonces, los proyectos que estudian microorganismos han aumentado de un 12,5 % en 2006 a un 40 % del total de proyectos el año 2011. En los últimos seis años se han realizado 31 proyectos de investigación en microbiología, correspondientes a un 29 % del total de nuevos proyectos desarrollados por Chile en este período (105 proyectos).
Otros proyectos que apuntan en esa misma dirección de posibles aplicaciones biotecnológicas, corresponden a estudios genómicos de microorganismos asociados a esponjas y cnidarios utilizando nuevas tecnologías de secuenciación del ADN, estudios de diversidad de actinobacterias o los mecanismos de acción enzimática de lipasas termofílicas producidas por una bacteria aislada desde la isla Decepción que crece a 70 °C.

El Dr. Manuel Gidekel ha estudiado extensamente una de las dos plantas vasculares que logran vivir en el Continente Blanco llamada Deschampsia antarctica, logrando obtener extractos de este vegetal que tienen actividad contra células cancerígenas (foto J. Muñoz/INACH).

Nanotecnología desde la Antártica. Esto es lo que está realizando el Dr. José Manuel Pérez (Universidad de Chile) al aislar bacterias capaces de producir nanopartículas fluorescentes, que presentan un gran potencial tecnológico, en particular en paneles solares y artículos electrónicos. La imagen A corresponde a bacterias antárticas crecidas en un medio de cultivo general, mientras que la imagen B muestra las mismas bacterias, pero crecidas en condiciones que favorecen la producción de nanopartículas fluorescentes, donde se observó fluorescencia en 2 cepas bacterianas (señaladas como 33 y 35).

El Dr. Marcelo González trabaja en el Instituto Antártico Chileno (INACH), donde se realizan varias investigaciones sobre las propiedades de organismos y microorganismos polares con potencial aplicación industrial. Este biólogo junto a un colega de la Universidad Católica de Valparaíso, investiga los péptidos antimicrobianos, que son proteínas de origen natural encontradas en bacterias antárticas y que tienen la capacidad de eliminar bacterias patógenas presentes en alimentos (como la carne) y en hospitales (donde son muy resistentes a los antibióticos). En la foto, González observando geles que muestran fragmentos de ADN como una huella genética de bacterias antárticas. Esta técnica permite estudiar la diversidad de las comunidades de microorganismos antárticos (foto P. Ruiz/INACH).

El proyecto de la Dra. Jennifer Alcaíno (Universidad de Chile) estudia la levadura Xanthophyllomyces dendrorhous, de gran interés biotecnológico por su capacidad de producir el carotenoide astaxantina, un pigmento utilizado en la acuicultura que otorga su color característico al salmón. Los resultados revelan que algunas cepas de levaduras antárticas son capaces de producir hasta cinco veces más astaxantina (pigmentación) en comparación a otras levaduras silvestres aisladas desde otras regiones del mundo, como el sur de Chile y Japón.

INACH