2.23: Halobacterium

La halobacterium es uno de varios organismos que pueden colorear ambientes altos en sal de rojo, como las charcas hipersalinas en Owens Lake, California. La halobacteria es significativa no solo por su tolerancia a la salinidad extrema sino también porque es miembro de las Archaea y porque tiene algunas habilidades metabólicas peculiares.

Lago Owens visto desde un satélite en órbita. El color rojo en el centro es causado por la presencia de Halobacterias.

Filogenia

Halobacterium es un oxímoron, porque no es una bacteria, es un arqueón, un miembro de las Archaea, un grupo de procariotas que en 1977 se distinguió del resto de procariotas (organismos que carecen de orgánulos celulares) en virtud de un conjunto de características, en particular la secuencia de bases en el ribosoma 16s (en realidad las secuencias de bases en el ADN que codifica para el ARN del ribosoma 16s). Así, la mayoría de los trabajadores describen ahora dos grupos de procariotas, Archaea y Eubacteria. Aunque inicialmente se pensaba que eran representativas de las formas de vida más antiguas (de ahí el nombre de Archaea), los trabajadores ahora creen que las Archaea se derivaron de las Eubacterias. Con base en vías metabólicas y genes, parece que y que los eucariotas y Archaea están más estrechamente relacionados que los eucariotas y las Eubacterias.

Estructura

Las células tienen forma de varilla y aproximadamente 2-5 um de longitud con una sola membrana bicapa lipídica rodeada por una pared celular de glicoproteína. Las membranas celulares de Archaea están hechas de fosfolípidos que son distintos de los que se encuentran en bacterias y eucariotas. Las células de Halobacterium son flageladas y capaces de moverse hacia una fuente de luz, especialmente la luz en el amarillo verdoso, alrededor de 560 nm, que es donde su pigmento fotosintético (bacteriorodopsina, ver más abajo) tiene absorbancia pico.

Sexo y reproducción

Como todos los procariotas, las Halobacterias no son sexuales sino que son capaces de intercambiar material genético por otros medios. Se reproducen por división celular pero, como todos los Arqueones no producen endosporas.

Materia y energía

Las halobacterias son fotoheterótrofos. Al igual que otros heterótrofos necesitan comer (es decir, asimilar) compuestos orgánicos para proveerse de material para crecer, pero también utilizan energía lumínica para generar ATP. En contraste, los organismos fotosintéticos son autótroficos: producen alimentos (carbohidratos) y luego 'comen' parte de ellos para hacer ATP y utilizan el resto como material de construcción. Los heterótrofos regulares 'comen' tanto para adquirir material para el crecimiento como para obtener energía, generalmente vía respiración celular. Si las Halobacterias se ven privadas de luz necesitan comer más porque se comportarán como un heterótrofo 'normal', utilizando los alimentos que comen tanto para hacerse más grandes como también para satisfacer sus necesidades energéticas.

El pigmento que interactúa con la luz es la bacteriorodopsina, una forma de rodopsina, el mismo pigmento que utilizan nuestros ojos para ver. En ambos casos la luz provoca un cambio conformacional en la proteína. A nuestros ojos esto provoca que se transmita un impulso nervioso; en Halobacterium hace que los protones se acumulen en un lado de una membrana, permitiendo sintetizar ATP. La halobacterium también posee un segundo pigmento proteico, la halorodopsina, que puede usar energía lumínica para bombear iones cloruro a la célula, aumentando la concentración de soluto y evitando la pérdida excesiva de agua.

La bacteriorodopsina es una proteína que abarca la membrana que puede adquirir protones en el citosol, cambiar la conformación debido a la absorción de luz y liberar protones en el exterior de la membrana. Los protones luego fluyen hacia la célula, bajando por su gradiente electroquímico, en un proceso que se asocia con la formación de ATP.

Interacciones

La halobacterium es un ejemplo clásico de un 'extremófilo', un organismo que existe en condiciones extremas, como alta temperatura, alta salinidad, alta acidez. La halobacterium puede vivir, y de hecho requiere, concentraciones de sal muy superiores a los niveles de tolerancia de la mayoría de los otros organismos. Incluso pueden sobrevivir en soluciones saturadas de salmuera. Debido a esto en realidad pueden ser 'fosilizados' en depósitos de sal y mantenerse con vida por miles, quizás millones de años. La tolerancia a condiciones extremas probablemente signifique una menor competencia en dichos hábitats.

Aunque muchos arqueones son extremófilos, no todos lo son; y ciertamente hay extremófilos que no son arqueones (uno de los que debes tener en cuenta es la bacteria, Thermus aquaticus). Otro no-arqueón que vive en condiciones altas de sal es el alga verde unicelular Dunaliella salina que puede producir grandes cantidades del pigmento betacaroteno y en un momento se pensó que era la fuente de coloración roja en los lagos hipersalinos. La mayoría de los trabajadores creen ahora que arqueones como Halobacterium son los que hacen rojos a los lagos, pero que Dunaliella puede ser la responsable de hacer rosados los flamencos, resultado de su consumo de camarones en salmuera que se han dado un festín con la Dunaliella cargada de betacaroteno.