Tarea 1 Entrega1. Oso de agua

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1 Tarea 1 Entrega1 Oso de agua

2 Rotífero es la clasificación que se le da a los invertebrados acuáticos cuyo tamaño que no excede el milimetro de longuitud, poseen simetría bilateral y el cuerpo separado en dos regiones: cabeza,con cilios vibrátiles,y cola,con la que se fijan a los objetos sobre los que viven. Caracteristicas Puede resistir temperaturas extremas (-272 C hasta 149 C) Resisten la radiación ionizante como los rayos x y rayos gamma Puede entrar en estados de animación suspendida conocidos como criptobiosis, se han encontrado rotíferos que han estado en este estado hasta 120 años Pueden resistir presiones muy altas y muy bajas como el vacio del espacio Bibliografias Entrega 2 Caracteristicas Puede resistir temperaturas extremas (-272 C hasta 149 C) Resisten la radiación ionizante como los rayos x y rayos gamma Puede entrar en estados de animación suspendida conocidos como criptobiosis, se han encontrado rotíferos que han estado en este estado hasta 120 años Pueden resistir presiones muy altas y muy bajas como el vacio del espacio las tres caracteristicas provienen del proceso de Anhidrobiosis Para que se inicie el estado de anhidrobiosis, el tardígrado debe estar expuesto a condiciones de sequedad que provoquen la pérdida de agua, que pase de ser de un 85% del peso de su cuerpo a un 3%. Una desecación rápida provoca la muerte del tardígrado, pero si el organismo se seca lentamente (Crowe, 1971), puede revivir añadiéndole algo de agua. En el momento en que cesa el movimiento y se produce la contracción activa del animal (Crowe, 1971), éste toma el aspecto de un tonel (tun) lo que disminuye la tasa de evaporación y protege a los órganos internos de trastornos mecánicos (Crowe, 1975). La adopción de la forma de tonel se produce por la invaginación total de los segmentos cefálicos y las patas y la expulsión de lípidos (Wright, 1988a), lo que puede servir para reducir la transpiración o como protector antifúngico. Tomar la forma de tonel es un requisito vital para el éxito de la anhidrobiosis

3 (Wright et al., 1992). La cutícula de los tardígrados presenta diversas adaptaciones estructurales que facilitan la adopción de esta forma (Wright et al., 1992). Por ejemplo, las regiones intersegmentales de la cutícula se reducen a la mitad, lo que favorece la flexibilidad. Durante esta fase, hay una disminución lineal de la transpiración a medida que el área superficial se reduce (Wright et al., 1992), a diferencia de los animales moribundos que mantienen su transpiración casi constante. Cuando se completa la formación del tonel, la transpiración desciende bruscamente lo que implica una disminución de la permeabilidad de la cutícula (Crowe, 1972). Gracias a que queda cierta permeabilidad residual, el animal puede retener una fracción sustancial de agua libre (Wright et al., 1992). Cuando se vuelve a humedecer la muestra, el tardígrado permanece unos minutos con forma de tonel antes de volver gradualmente a su forma original y recobrar el movimiento (Wright, 1989). Después de una hora de desecación la actividad se recupera entre 10 y 20 minutos después, y tarda de 1a 2 horas cuando el organismo se mantiene mucho tiempo en estado de anhidrobiosis (Westh y Ramløv,1991). Fisiología de la anhidrobiosis en los tardígrados La pérdida del agua líquida, como consecuencia de la evaporación o de la vitrificación, promueve la formación de una matriz de carbohidratos. Estos carbohidratos parecen ser ubicuos dentro del criptobionte y tienen varias funciones (Wright, 2001): (1) como osmolitos compatibles durante la desecación, (2) como estabilizadores de la estructura cuaternaria de las proteínas y de la integridad de la bicapa lipídica cuando decae la actividad del agua libre y (3) como superanticongelantes. Ante una situación de desecación, las plantas tienden a sintetizar oligosacáridos como estaquinosa y rafinosa, mientras que semillas, esporas y metazoos dependen principalmente de disacáridos como la sacarosa, trehalosa y/o glicerol (Wright, 2001). Estos azúcares forman la matriz de carbohidratos que protege a los organismos durante la desecación. A nivel celular hay que diferenciar entre el agua libre de intercambio intra- o extracelular del agua vicinal, también conocida como agua frontera o agua no congelable (Wright et al., 1992), que está íntimamente asociada a moléculas tales como los fosfolípidos de la membrana, las proteínas y los ácidos nucleicos, formando un componente macromolecular de estructura terciaria. Según la hipótesis de la sustitución del agua (Webb, 1965; Crowe, 1971), durante la desecación en el proceso de anhidrobiosis, hay sustitución del agua estructural de los compuestos celulares por compuestos polihidroxi. Uno de estos compuestos es el disacárido trehalosa (Westh y Ramlov, 1991), que protege la membrana y las proteínas (de hecho, evita su desnaturalización a altas temperaturas, desecación, variaciones de ph y baja/alta osmolaridad; Ramløvy Westh, 2001) y que, junto con el glicerol, ha demostrado ser uno de los mejores componentes protectores (Wright et al., 1992). Parece que es el grupo hidroxi- del azúcar el que interactúa químicamente con los residuos polares de los componentes celulares (Crowe y Crowe, 2000). Además de la trehalosa, al comienzo de la anhidrobiosis se produce síntesis de novo de una proteína aún sin identificar, pero que pertenece a la familia de las heat-shock proteins (HSP) (Ramløvy Westh, 2001), que es una familia de proteínas que se sintetiza cuando hay estrés (aunque también hay una cierta síntesis en condiciones normales) y cuya función es minimizar los problemas que puedan surgir cuando otras proteínas no tienen conformaciones nativas. La síntesis de trehalosa continúa aún después de adquisición de la forma de tonel y del descenso en la permeabilidad de la cutícula, ya que existe una cierta cantidad de agua retenida que permite que la síntesis metabólica se mantenga (Wright et al., 1992). Qué sucede durante la criptobiosis?, prácticamente nada. El metabolismo, la principal

4 característica de la vida, es casi imperceptible (Crowe, 1971; Nelson, 1995). Al añadir agua, el tardígrado comienza a activarse. Durante el proceso de rehidratación los tardígrados presentan un rápido catabolismo aeróbico de la trehalosa, que se produce en los primeros 12 minutos, por la actividad de la trehalasa ph-dependiente (Wright et al., 1992). La síntesis rápida de trehalosa y su catabolismo pueden ser determinantes en cuanto a la tolerancia del tardígrado a la desecación. Los niveles de desecación que se requieren para alterar la cinética en la síntesis y degradación de trehalosa son muy modestos (Wright, 2001); por lo tanto, no parecen ser un obstáculo en el proceso de anhidrobiosis. Los sustratos metabólicos para la síntesis de trehalosa son, aparentemente, reservas de lípidos y glicógeno (Wright, 2001) y, por tanto, una acumulación de estos sustratos metabólicos antes de la desecación podrían propiciar el éxito en la anhidrobiosis. No sólo el agotamiento de estos sustratos metabólicos pueden limitar la longevidad de los anhidrobiontes, sino también el efecto sobre éstos de los hongos y de otros parásitos (Jönsson y Bertolani, 2001). Parece que los organismos que tienen la capacidad de entrar en anhidrobiosis es frecuente que también sean criobiontes (Wright, 2001), lo que sugiere que entre los mecanismos bioquímicos de ambos procesos existen homologías. En realidad hay tres diferencias fundamentales entre anhidrobiosis y criobiosis (Wright, 2001): (1) en criobiosis adquirir la forma de tonel no es esencial, a diferencia de lo que ocurre en anhidrobiosis; de hecho, este cambio de forma en criobiosis sólo se ha observado cuando la congelación es lenta (Crowe, 1975), (2) la tolerancia a la tasa de congelación depende de la capacidad de inhibir la congelación intracelular, mientras que en anhidrobiosis se trata de evitar la desecación intracelular, y (3) parece que en criobiosis hay catálisis de ice-nucleating agents (INA), en lugar de la síntesis de trehalosa en anhidrobiosis, cuyo valor crioprotector es menor (Wright et al., 1992). Durante la congelación, el hielo extracelular puede que confiera soporte mecánico a los órganos, lo que sustituiría al cambio de forma necesario durante la anhidrobiosis (Wright et al., 1992). Ambos procesos, anhidrobiosis y criobiosis, entrañan la misma clase de riesgos para los tardígrados: variación rápida de volumen, daño físico derivado de la ausencia de agua o del crecimiento de cristales de hielo en la célula y la desnaturalización de las proteínas por desecación o por la concentración de los electrolitos resultantes (Hochachka y Somero, 1984). En el caso de la congelación, además, puede haber cambio del potencial de membrana y del ph intracelular (Ramløv, 2000). Hasta ahora se discute si los tardígrados durante la criobiosis sufren vitrificación citoplasmática o si la desecación por congelación y la consecuente disminución de la actividad del agua citoplasmática, hacen que el agua que queda no se congele (Wright, 2001). Los defensores de la vitrificación argumentan que los componentes macromoleculares esenciales del citoplasma se protegen al quedar suspendidos dentro de una matriz de elevada viscosidad (Franks, 1985), mientras que los defensores de la desecación por congelación sostienen que en la congelación también hay una acumulación de trehalosa cuya protección celular se explica por la hipótesis de sustitución del agua (Wright, 2001). Para Crowe et al. (1998) no son posturas excluyentes. (1) bibliográfia

5 (1) bibliográfia complementaria (2) (3) (4) (5) Entrega 3 Las anhidrobiosis del oso de agua (estado de animación suspendida) podrían ser útiles en los viajes espaciales, debido a que el individuo en este estado no envejece. La capacidad de resistir la radiación ultravioleta podría ayudarnos a mejorar nuestra resistencia a esta. La capacidad de resistir altas presiones nos podría dar pistas de cómo llegar a explorar las profundidades del océano. Bibliografía