La criptobiosis o anabiosis es un estado metabólico en organismos extremófilos en respuesta a condiciones ambientales adversas como la desecación , la congelación y la deficiencia de oxígeno . En el estado criptobiótico, todos los procesos metabólicos mensurables se detienen, impidiendo la reproducción , el desarrollo y la reparación. Cuando las condiciones ambientales vuelvan a ser hospitalarias, el organismo volverá a su estado de vida metabólico como estaba antes de la criptobiosis.
La anhidrobiosis es la forma de criptobiosis más estudiada y se produce en situaciones de extrema desecación . El término anhidrobiosis deriva del griego para "vida sin agua" y se usa más comúnmente para la tolerancia a la desecación observada en ciertos animales invertebrados como los rotíferos bdelloides , tardígrados , salmuera , nematodos y al menos un insecto, una especie de quironómido ( Polypedilum vanderplanki ). Sin embargo, otras formas de vida exhiben tolerancia a la desecación. Estos incluyen la planta resucitada Craterostigma plantagineum , [1] la mayoría de las semillas de plantas y muchos microorganismos como la levadura de panadería . [2] Los estudios han demostrado que algunos organismos anhidrobióticos pueden sobrevivir durante décadas, incluso siglos, en estado seco. [3]
Los invertebrados que sufren anhidrobiosis a menudo se contraen hasta adoptar una forma más pequeña y algunos proceden a formar un azúcar llamado trehalosa . La tolerancia a la desecación en las plantas está asociada a la producción de otro azúcar, la sacarosa . Se cree que estos azúcares protegen al organismo del daño por desecación. [4] En algunas criaturas, como los rotíferos bdelloides, no se ha encontrado trehalosa, lo que ha llevado a los científicos a proponer otros mecanismos de anhidrobiosis, posiblemente involucrando proteínas intrínsecamente desordenadas . [5]
En 2011, se demostró que Caenorhabditis elegans , un nematodo que también es uno de los organismos modelo mejor estudiados, sufre anhidrobiosis en la etapa de larva dauer . [6] Investigaciones adicionales que aprovecharon las herramientas genéticas y bioquímicas disponibles para este organismo revelaron que, además de la biosíntesis de trehalosa, un conjunto de otras vías funcionales están involucradas en la anhidrobiosis a nivel molecular. [7] Se trata principalmente de mecanismos de defensa contra especies reactivas de oxígeno y xenobióticos , la expresión de proteínas de choque térmico y proteínas intrínsecamente desordenadas, así como la biosíntesis de ácidos grasos poliinsaturados y poliaminas . Algunos de ellos se conservan entre plantas y animales anhidrobióticos, lo que sugiere que la capacidad anhidrobiótica puede depender de un conjunto de mecanismos comunes. Comprender estos mecanismos en detalle podría permitir la modificación de células, tejidos, órganos o incluso organismos no anhidrobióticos para que puedan conservarse en un estado seco de animación suspendida durante largos períodos de tiempo.
A partir de 2004, se está aplicando esta aplicación de anhidrobiosis a las vacunas . En las vacunas, el proceso puede producir una vacuna seca que se reactiva una vez que se inyecta en el cuerpo. En teoría, la tecnología de la vacuna seca podría usarse en cualquier vacuna, incluidas las vacunas vivas como la del sarampión. También podría adaptarse para permitir la liberación lenta de una vacuna, eliminando la necesidad de refuerzos. Esto propone eliminar la necesidad de refrigerar las vacunas, haciendo así que las vacunas secas estén más disponibles en todo el mundo en desarrollo, donde la refrigeración, la electricidad y el almacenamiento adecuado son menos accesibles. [8]
Basado en principios similares, la lioconservación se ha desarrollado como una técnica para la conservación de muestras biológicas a temperatura ambiente. [9] [10] La lioconservación es una estrategia biomimética basada en la anhidrobiosis para preservar las células a temperatura ambiente. Se ha explorado como una técnica alternativa para la criopreservación . La técnica tiene las ventajas de poder conservar muestras biológicas a temperatura ambiente, sin necesidad de refrigeración ni uso de temperaturas criogénicas. [11] [12]
En situaciones de falta de oxígeno (también conocida como anoxia), muchos criptobiontes (como M. tardigradum ) absorben agua y se vuelven turgentes e inmóviles, pero pueden sobrevivir durante períodos prolongados de tiempo. Algunos vertebrados ectotérmicos y algunos invertebrados, como los camarones de salmuera , [13] copépodos , [14] nematodos, [15] y gémulas esponja , [16] son capaces de sobrevivir en un estado aparentemente inactivo durante condiciones anóxicas durante meses a décadas.
Los estudios sobre la actividad metabólica de estos organismos inactivos durante la anoxia no han sido en su mayoría concluyentes. Esto se debe a que es difícil medir grados muy pequeños de actividad metabólica de manera suficientemente confiable como para demostrar un estado criptobiótico en lugar de una depresión ordinaria de la tasa metabólica (ERM). Muchos expertos se muestran escépticos sobre la viabilidad biológica de la anoxibiosis, ya que el organismo consigue evitar daños en sus estructuras celulares debido a la energía libre negativa negativa del entorno, a pesar de estar rodeado de abundante agua y energía térmica y sin utilizar ninguna energía libre propia. . Sin embargo, hay evidencia de que la proteína p26 inducida por el estrés puede actuar como una proteína chaperona que no requiere energía en embriones quísticos de Artemia franciscana ( mono marino ), y muy probablemente una vía de polinucleótidos de guanina lenta y extremadamente especializada continúa proporcionando energía metabólica libre a los embriones de A. franciscana durante condiciones anóxicas. Parece que A. franciscana se acerca pero no alcanza una verdadera anoxibiosis. [17]
La quimiobiosis es la respuesta criptobiótica a altos niveles de toxinas ambientales. Se ha observado en tardígrados . [18]
La criobiosis es una forma de criptobiosis que tiene lugar como reacción a la disminución de la temperatura . La criobiosis comienza cuando el agua que rodea las células del organismo se ha congelado. Detener la movilidad de las moléculas permite al organismo soportar las temperaturas gélidas hasta que regresen condiciones más hospitalarias. Los organismos capaces de soportar estas condiciones suelen presentar moléculas que facilitan la congelación del agua en lugares preferenciales y al mismo tiempo prohíben el crecimiento de grandes cristales de hielo que de otro modo podrían dañar las células. [ cita requerida ] Uno de esos organismos es la langosta . [19]
La osmobiosis es la menos estudiada de todos los tipos de criptobiosis. La osmobiosis ocurre en respuesta al aumento de la concentración de soluto en la solución en la que vive el organismo. Poco se sabe con certeza, aparte de que la osmobiosis parece implicar un cese del metabolismo. [18]
La artemia salina , Artemia salina , que se puede encontrar en Makgadikgadi Pans en Botswana , [20] sobrevive durante la estación seca cuando el agua de las charcas se evapora, dejando un lecho de lago prácticamente desecado.
El tardígrado , u oso de agua, puede sufrir los cinco tipos de criptobiosis. Mientras está en estado criptobiótico, su metabolismo se reduce a menos del 0,01% de lo normal y su contenido de agua puede caer al 1% de lo normal. [21] Puede soportar temperaturas , radiación y presión extremas mientras se encuentra en un estado criptobiótico. [22]
Algunos nematodos y rotíferos también pueden sufrir criptobiosis. [23]
