En los albores de la microbiología, los científicos vislumbraron mundos invisibles y tropezaron con un purgatorio filosófico.
© Robert Budan/canadiannaturephotographer.comEl rotífero Lepadella ovalis - con la cabeza retirada en la lorica
En 1687 descubrió unos animálculos tan peculiares en forma y función que pasaría décadas observándolos. Ahora conocemos como rotíferos a estos diminutos animales, que tenían apéndices en forma de rueda que van Leeuwenhoek supuso correctamente que eran para alimentarse. Viven en medios acuosos de todo el planeta, desde los trópicos hasta la Antártida, en océanos, charcos temporales e incluso en la humedad del musgo. Pero van Leeuwenhoek no se conformó con observarlos. Decidió poner a prueba los límites de estos omnipresentes animales. Quería ver qué les ocurría cuando se secaba el medio acuoso que los rodeaba.
© Portrait by Jan Verkolje/Henry BakerAntonie van Leeuwenhoek y su microscopio
Lo que van Leeuwenhoek descubrió a continuación fue más allá de lo que podría haber imaginado: Tras añadir agua a un tubo de vidrio que contenía sedimentos secos y rotíferos que había recogido de una canaleta de lluvia, van Leeuwenhoek observó maravillado a través de su microscopio casero cómo los rotíferos volvían a la vida. «Lo examiné y percibí que algunos de los animálculos yacían estrechamente amontonados», escribió en una carta a la Real Sociedad Británica. «Poco después empezaron a extender sus cuerpos, y en media hora al menos un centenar de ellos nadaban alrededor del cristal...». Como buen experimentalista, repitió el proceso desecando otros rotíferos y presenció el mismo fenómeno numerosas veces, incluso después de que las muestras estuvieran desecadas durante un mes.
«Estos animalitos, que parecían completamente secos y sin vida, recuperaban el movimiento al añadirles agua, como si nunca hubieran sufrido ningún daño», escribió van Leeuwenhoek. Los microbiólogos descubrirían más tarde que algunas especies de rotíferos son capaces de reanimarse después de hasta nueve años de desecación.
Según el profesor de filosofía de la Universidad de California en Davis, Cody Gilmore, las observaciones de van Leeuwenhoek plantearon una paradoja filosófica más allá de las cuestiones biológicas que suscitaron en relación con la desecación y la supervivencia. Pensemos en los rotíferos recién identificados en el sedimento seco de las canaletas de van Leeuwenhoek, que aparentemente volvieron a la vida. Los rotíferos, hasta donde el progenitor de la microbiología podía decir, no mostraban signos de vida -ni movimiento ni actividad ni cambio perceptible durante días, potencialmente semanas. ¿Estaban los animales técnicamente muertos? ¿Estaban, en forma de xerosoma, realmente vivos pero inactivos, como un mamífero en hibernación? ¿O se encontraban en una especie de estado liminal, intermedio? La mayoría de la gente, incluidos biólogos y filósofos actuales, asume que los organismos están o bien vivos o bien muertos. Gilmore señala que la paradoja reside en mantener la posibilidad de una proposición tan binaria frente a los rotíferos y otros extremófilos que parecen ocupar un tercer estado mientras esperan su reanimación.
TUN DE DIVERSIÓN: Los rotíferos y otros extremófilos pueden sobrevivir a años de desecación entrando en un estado de diapausa, transformándose en un « tun » o « xerosoma » como éste, que probablemente se formó a partir del rotífero Macrotrachela quadricornifera.
Mientras los microbiólogos trabajan desde hace siglos para averiguar cómo los rotíferos y otras especies animales sobreviven a la desecación y a otras condiciones extremas, los filósofos siguen lidiando con la idea de que la vida y la muerte no son los únicos estados en los que pueden existir los organismos.
Desde las observaciones fundamentales de van Leeuwenhoek, los biólogos posteriores han encontrado otros seres microscópicos que también pueden sobrevivir a la desecación. Uno de ellos es el microscópico «gusano anguila» (ahora conocido como la fase larvaria de la lombriz patógena Anguillulina tritici), que vive en el grano contaminado. Pueden deshidratarse hasta el punto de convertirse en polvo. Pero, cuando se dejan intactos, estos animales completamente secos pueden revivir y retorcerse al rehidratarlos.
Tras confirmar esta misteriosa resurrección del gusano anguila y observar la reanimación de los rotíferos, el naturalista británico Henry Baker se fijó en su cualidad aparentemente sobrenatural, escribiendo, en su guía de 1764, El Empleo del Microscopio: «Lo que realmente es la Vida, parece demasiado sutil para que nuestro Entendimiento lo conciba o defina, como para que nuestros sentidos lo disciernan y examinen.»
Lazzaro Spallanzani (12 de enero de 1729 - 11 de febrero de 1799), biólogo italiano
«Un animal que revive después de la muerte y que, dentro de ciertos límites, revive tantas veces como nos plazca, es un fenómeno tan increíble como improbable y paradójico. Confunde las ideas más aceptadas de la animalidad; crea nuevas ideas, y se convierte en un objeto no menos interesante para las investigaciones del naturalista que para las especulaciones del metafísico profundo.»Aunque no se expresaban con rotundidad, las difíciles y grandes cuestiones eran ahora evidentes. En estado latente, criaturas como los rotíferos, algunas larvas de gusanos y los tardígrados, ¿estaban vivos o muertos? Cuando se reanimaban, ¿resucitaban de la muerte? En aquella época, el miedo a la excomunión o la condena por parte de la Iglesia Católica Romana por publicar observaciones científicas que cuestionaban la doctrina de la Iglesia afectaba a la comunicación de los nuevos descubrimientos científicos.
Pero la ciencia avanzaba. En el siglo XIX, el zoólogo francés Louis Doyère, uno de los primeros en estudiar a los tardígrados, desarrolló y mejoró los métodos de desecación, introduciendo en los experimentos mediciones precisas de la temperatura y cámaras de vacío que eliminaban la humedad. Aun así, los naturalistas más destacados seguían mostrándose escépticos sobre si los rotíferos, los gusanos anguila y los tardígrados estaban totalmente desecados y si cesaban o no por completo sus actividades fisiológicas. En aquella época, el metabolismo no era más que un concepto incipiente, por lo que la vida se definía más por criterios visibles como la reproducción, el movimiento autoiniciado y el crecimiento.
Salvo algunas excepciones, la investigación sobre la cuestión de la vida y la muerte planteada por los rotíferos de van Leeuwenhoek se estancó como un túnel durante el siglo siguiente. No fue hasta mediados del siglo XX cuando David Keilin, un biólogo británico de origen ruso, sentó las bases de la investigación contemporánea sobre los extremófilos al plantear la necesidad de comprender científicamente su capacidad para sobrevivir a la desecación.
David Keilin, entomólogo británico
Definió la forma deshidratada de los rotíferos como «criptobiosis»: «Un estado en el que no hay signos visibles de vida y la actividad metabólica está temporalmente ausente o tan reducida que es indetectable». Al emplear el término «indetectable», superó la polémica anterior sobre si las criaturas se habían secado por completo o habían suspendido las actividades vitales. En su lugar, se centró en describir los mecanismos específicos que permitían a estos organismos sobrevivir a un estado de actividad no mensurable.
En esencia, Keilin preparó el terreno para revelar el «cómo» de todo ello. Se trataba de un reto motivado en parte por la exploración espacial, ya que los científicos empezaban a plantearse la posibilidad de que existieran extremófilos desecados en otros planetas. En la década de 1970, los investigadores descubrieron acumulaciones de una molécula de azúcar llamada trehalosa en otros animales tolerantes a la desecación, como las gambas de agua salada y los nematodos. Estos organismos podían sustituir las moléculas de agua de las células por este compuesto y evitar que su membrana se rompiera o colapsara en caso de desecación. La trehalosa forma una matriz vítrea que refuerza la estructura celular y la mantiene durante la deshidratación. Al volver el agua, las moléculas de azúcar simplemente se disuelven y se recupera la actividad celular.
Pero había un problema: los rotíferos no parecían utilizar el truco de la trehalosa. Los investigadores que trabajaban a mediados de la década de 2000 descubrieron que, en lugar de depender de los azúcares para formar una matriz protectora en sus células, estos animales producen proteínas para sustituir el agua de sus células. Las moléculas, conocidas como proteínas de embriogénesis tardía abundante (LEA), se descubrieron originalmente en las plantas, que las utilizan para proteger las semillas de la desecación. Esencialmente, las proteínas LEA crean estabilidad en las membranas celulares que, de otro modo, podrían romperse durante la desecación. Las proteínas, repartidas por las membranas de las células de los rotíferos, actúan como un escudo. Cuando las células se secan y su contenido se encoge y se pliega físicamente, las proteínas LEA garantizan que las membranas no se rompan. Cuando vuelve el agua, todo se expande y vuelve a su forma original.
Esto no significa que los rotíferos rehidratados vuelvan ilesos a la vida. Durante la desecación sufren una rotura cromosómica considerable. Algunas regiones de su ADN se rompen. Pero cuando vuelve el agua, potencialmente después de años, los organismos son capaces de empezar a moverse de nuevo en unos cinco a diez minutos. En aproximadamente media hora, habrán reestructurado su ADN tal y como era. Para lograr su aparente resurrección, los rotíferos dependen en gran medida de mecanismos avanzados de reparación del ADN.
El proceso de desecación y reparación mantiene su ADN en un estado relativamente frágil, aunque flexible. Esta resiliencia, a su vez, prepara el terreno para una serie de misteriosas anomalías genéticas que probablemente estén relacionadas con sus capacidades extremófilas.
Los rotíferos son conocidos como «escándalos evolutivos». Alrededor del 10% de su genoma ni siquiera es animal. Parece que han tomado ADN de levaduras, hongos y plantas y lo han incorporado como propio. Genéticamente, su capacidad para sobrevivir a la desecación deriva en gran medida de estos otros organismos. Los investigadores han identificado los genes no animales que los rotíferos han cooptado como los genes que les permiten sobrevivir a la desecación.
Sus avanzados mecanismos de reparación del ADN y su capacidad para incorporar ADN extraño son extraordinarios y parece poco probable que sean una coincidencia. Pero, ¿cuál vino primero? Diego Fontaneto, biólogo del Instituto de Investigación del Agua de Verbania (Italia), explica que los rotíferos podrían haber adoptado originalmente ADN extraño a través del proceso de desecación y recuperación. «Si esto es cierto, ¿cómo pudieron utilizar el ADN bacteriano para sobrevivir a la desecación?», se pregunta. «Se convierte en una cuestión de qué fue primero: el huevo o la gallina».
Sin embargo, lo que sí sabemos es que cuando los rotíferos se secan, su actividad fisiológica se detiene. No hay rastro detectable de vida en un xerosoma, en absoluto. Fontaneto ofrece dos analogías literarias a las que los investigadores han recurrido a lo largo de los años para intentar comprender las extrañas hazañas de los rotíferos. ¿Se parecen más al Dorian Gray de Oscar Wilde, cuyo retrato envejece mientras él parece seguir siendo joven, sólo para que su verdadera forma, más vieja, se revele tras la destrucción del cuadro? Es decir, ¿los rotíferos envejecen mientras están deshidratados, revelando una forma degradada al reanimarse? ¿O son más bien «bellas durmientes» cuyo envejecimiento se detiene durante la estasis?
Puede que no sea ninguna de las dos cosas. Fontaneto explica que, tras la rehidratación, los rotíferos pueden parecer incluso más jóvenes de lo que eran antes de entrar en estasis. Los rotíferos reanimados tienden a vivir más tiempo mientras están activos y a producir más descendencia que los rotíferos que no se han desecado, a pesar de haber vivido la misma cantidad de tiempo en el agua. «Parece que realmente necesitan desecarse», sugiere Fontaneto. «Para ellos no es un estrés. Es tan beneficioso que realmente no pueden vivir sin desecarse».
Aunque los biólogos comprenden ahora algunos de los mecanismos que subyacen a la desecación y supervivencia de los rotíferos, el debate filosófico sobre si mueren o no sigue sin resolverse. A pesar de la ingeniosa solución de Keilin, que motivó a los investigadores a ceñirse a la ciencia de su supervivencia, parece que hemos vuelto al punto de partida.
Para Gilmore, la presencia de actividad metabólica no es del todo sinónimo de vida. «Así que existe un caso bastante sólido de que no haya metabolismo» en un xerosoma, dice. «Entonces la pregunta sigue sin respuesta en cuanto al estado del organismo. ¿Está vivo? ¿Está muerto? La respuesta a la pregunta sobre el metabolismo no proporciona una respuesta directa sobre el estado biológico».
Según Gilmore, aunque hay un argumento sólido de que los xerosomas de rotíferos no muestran ningún signo detectable de vida -metabolismo, respiración, digestión, etc.-, hay un argumento igualmente sólido de que no están muertos porque, en cuanto vuelve el agua, se activan. En su opinión, lo que falla es el modelo según el cual todas las cosas están vivas o muertas. Lo llama «exhaustivismo», simplemente porque agota otras posibilidades.
Gilmore explica que la simple dicotomía de vivo o muerto no tiene sentido. «Es que estar muerto es en parte una propiedad histórica y requiere haber muerto y haber muerto requiere haber estado vivo - o al menos criptobiótico», dice. «Así que hay muchas cosas que no están vivas ni muertas, y no están muertas porque nunca estuvieron vivas: un cepillo de dientes, una piedra, una tostadora». Más bien, Gilmore y otros postulan que la criptobiosis es un estado único del ser.
Thomas Lemke, catedrático de Sociología de la Universidad Goethe de Fráncfort (Alemania), tiene una idea ligeramente distinta del estado en que se encontraban los rotíferos desecados de van Leeuwenhoek. Lemke sugiere dejar atrás el término criptobiosis porque, en estricta traducción griega, implica la existencia de alguna forma de vida oculta o latente. Los rotíferos y otros animales que entran en criptobiosis no tienen ningún tipo de capacidad oculta, argumenta.
Lemke prefiere el concepto de vida suspendida, lo que él denomina «limbiosis», derivado del latín limbus, que significa borde o frontera. Ofrece conexiones con otros elementos. Explica que si uno está suspendido, está suspendido entre otras cosas. Un puente colgante, por ejemplo, suspende a una persona entre orillas. Ese estado puede depender de «lo que está ocurriendo, no de lo que podría ocurrir en el futuro: el potencial», afirma.
Los rotíferos seguirán defendiendo la existencia de un tercer estado del ser en toda regla, aunque mantenga una conexión entre los dos estados principales de vivo y muerto. Las observaciones originales de Van Leeuwenhoek sobre su extraño mundo microscópico sonaron a fantasía a otros naturalistas de la época, lo que influyó en su acérrimo enfoque empírico de la ciencia y su defensa de las pruebas visibles de los fenómenos por encima del razonamiento filosófico. Qué sorpresa se habría llevado si se hubiera enterado de que sus extrañas observaciones de animáculos vivientes habían sentado las bases de un debate filosófico que duraría siglos.
Phil Jaekl
Phil Jaekl es un escritor científico independiente con formación académica en neurociencia cognitiva. Su trabajo ha aparecido en The Atlantic, Aeon, Knowable, The Guardian y la revista Nautilus. Su último libro es Out Cold: A Chilling Descent into the Macabre, Controversial, Lifesaving History of Hypothermia (A la intemperie: un escalofriante descenso a la macabra, controvertida y salvadora historia de la hipotermia). Vive en Tromsø, en el Ártico noruego.
Comentarios del Lector
a nuestro Boletín