Criptobiosis

La anhidrobiosis es la forma más estudiada de criptobiosis y se produce en situaciones de desecación extrema . El término anhidrobiosis deriva del griego y significa "vida sin agua". Se utiliza comúnmente para referirse a la tolerancia a la desecación observada en ciertos animales invertebrados, como los rotíferos bdelloideos , los tardígrados , las artemias , los nematodos y al menos un insecto, una especie de quironómido ( Polypedilum vanderplanki ). Sin embargo, otras formas de vida también presentan tolerancia a la desecación. Entre ellas se incluyen la planta de resurrección Craterostigma plantagineum , ^{[ 1 ]} la mayoría de las semillas de plantas y muchos microorganismos, como la levadura de panadería . ^{[ 2 ]} Algunos organismos anhidrobióticos pueden sobrevivir durante décadas, incluso siglos, en estado seco. ^{[ 3 ]}

Los invertebrados que experimentan anhidrobiosis a menudo se contraen adoptando una forma más pequeña y algunos proceden a formar un azúcar llamado trehalosa , un disacárido compuesto por dos moléculas de glucosa con alta capacidad de retención de agua. La tolerancia a la desecación en las plantas está asociada con la producción de otro azúcar, la sacarosa . Se cree que estos azúcares protegen al organismo del daño causado por la desecación. ^{[ 4 ]} En algunas criaturas, como los rotíferos bdelloideos, no se ha encontrado trehalosa, lo que ha llevado a los científicos a proponer otros mecanismos de anhidrobiosis, posiblemente relacionados con proteínas intrínsecamente desordenadas . ^{[ 5 ]}

En 2011, se demostró que Caenorhabditis elegans , un nematodo que también es uno de los organismos modelo mejor estudiados, experimenta anhidrobiosis en la etapa larvaria dauer . ^{[ 6 ]} Además de la biosíntesis de trehalosa, un conjunto de otras vías funcionales está involucrado en la anhidrobiosis a nivel molecular. ^{[ 7 ]} Estos son principalmente mecanismos de defensa contra especies reactivas de oxígeno y xenobióticos , expresión de proteínas de choque térmico y proteínas intrínsecamente desordenadas , así como la biosíntesis de ácidos grasos poliinsaturados y poliaminas . Algunos de ellos están conservados 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 de animación suspendida desecada durante largos períodos de tiempo.

Imagen SEM de Milnesium tardigradum en estado suspendido (tun)

Imagen SEM de Milnesium tardigradum en estado activo

En situaciones de falta de oxígeno (también conocidas como anoxia), muchos criptobiontes (como M. tardigradum ) absorben agua y se vuelven turgentes e inmóviles, pero pueden sobrevivir durante períodos prolongados. Algunos vertebrados ectotérmicos y algunos invertebrados, como los camarones de salmuera , ^{[ 8 ]} los copépodos , ^{[ 9 ]} los nematodos, ^{[ 10 ]} y las gémulas de esponja , ^{[ 11 ]} son ​​capaces de sobrevivir en un estado aparentemente inactivo durante condiciones anóxicas durante meses o décadas.

Los estudios sobre la actividad metabólica de estos organismos en reposo durante la anoxia han sido en su mayoría inconclusos. Esto se debe a la dificultad de medir con suficiente precisión niveles muy pequeños de actividad metabólica para demostrar un estado criptobiótico en lugar de una depresión metabólica ordinaria (DMR). Muchos expertos se muestran escépticos ante la viabilidad biológica de la anoxibiosis, dado que el organismo logra prevenir el daño a sus estructuras celulares por la energía libre negativa del entorno, a pesar de estar rodeado de abundante agua y energía térmica y sin utilizar energía libre propia. Sin embargo, existe evidencia de que la proteína p26, inducida por el estrés, podría actuar como una chaperona proteica que no requiere energía en embriones quísticos de Artemia franciscana ( mono marino ), y muy probablemente una vía de polinucleótidos de guanina extremadamente especializada y lenta continúa proporcionando energía libre metabólica a los embriones de A. franciscana durante condiciones anóxicas. Parece que A. franciscana se aproxima a la verdadera anoxibiosis, pero no la alcanza. ^{[ 12 ]}

La quimiobiosis es la respuesta criptobiótica a altos niveles de toxinas ambientales. Se ha observado en tardígrados . ^{[ 13 ]}

La criobiósis es una forma de criptobiosis que se produce en respuesta a la disminución de la temperatura . La criobiósis comienza cuando el agua que rodea las células del organismo se congela. La interrupción de la movilidad molecular permite al organismo soportar las temperaturas bajo cero hasta que se restablecen condiciones más favorables. Los organismos capaces de soportar estas condiciones suelen presentar moléculas que facilitan la congelación del agua en lugares específicos, a la vez que impiden el crecimiento de grandes cristales de hielo que podrían dañar las células. ^{[ 14 ]} Ejemplos de estos organismos incluyen la langosta ^{[ 15 ]} y los nematodos . ^{[ 16 ] [ 17 ]}

La osmobiosis es el tipo de criptobiosis menos estudiado. Ocurre en respuesta a un aumento en la concentración de solutos en la solución donde vive el organismo. Se sabe poco con certeza, salvo que la osmobiosis parece implicar una interrupción del metabolismo. ^{[ 13 ]}