Las células de los organismos halófilos cuentan con alguna de las dos estrategias adaptativas conocidas, la estrategia de la sal interior o la síntesis o acumulación de solutos imposibles.

Las células de los organismos no halófilos se rompen cuando son expuestas a salinidades mayores de 10-12% de NaCl, debido a la marcada diferencia en la concentración del catión sodio (Na+) entre el interior y el exterior de las células; pues la alta concentración de Na+ en el exterior provoca un incremento en la presión ejercida sobre la célula, lo que conduce a una pérdida de agua celular y, consecuentemente, a su inevitable ruptura.

Esto no sucede con las células de los organismos halófilos, porque ellos cuentan con alguna de las dos estrategias adaptativas conocidas, las cuales evitan su ruptura. Una de ellas es utilizada por los halófilos más extremos, y consiste en liberar cationes de sodio (Na+) hacia el exterior de la célula, al mismo tiempo que incorporan iones de potasio (K+). Esta estrategia se conoce como sal interior. Las cargas positivas acumuladas se compensan con iones negativos, como cloruro (Cl-) o fosfato (PO₃^2-). De este modo, se propicia la adaptación de todos los sistemas intracelulares a una alta concentración (hasta 373 g/L) de cloruro de potasio (KCl) en el citoplasma. La estrategia de sal-interior es utilizada por las haloarqueas y las bacterias del orden Halanaerobiales, así como Salinibacter ruber.

La otra estrategia se basa en la síntesis o acumulación de solutos compatibles. En este caso, los sistemas intracelulares no requieren adaptación alguna, ya que la sal se mantiene fuera de la célula. Por ello, esta estrategia se conoce como sal-exterior. Los solutos compatibles son compuestos orgánicos de tipo aminoácido, azúcar o alcohol (figura 2), y su presencia es característica de cada especie. Los más comunes son aquellos que requieren poca energía para su producción dentro de la célula, como polioles —alcohol polihídroxilado— y azúcares, los cuales también se pueden incorporar del medio. Para ello, los halófilos utilizan transportadores específicos localizados en la membrana celular que permiten la entrada de los solutos compatibles hacia el citoplasma o interior de la célula. Algunos microorganismos anaerobios, con metabolismos de baja energía, simplemente incorporan solutos compatibles cuando éstos se agregan al medio de cultivo en el que se desarrollan.

Estos mecanismos de adaptación a la salinidad permiten a los halófilos tener tiempos récord de vida en fase de latencia. Se ha reportado la presencia de haloarqueas dentro de halitas, o rocas de sal, que constituyen una forma mineral del NaCl, con una edad de hasta 250 millones de años, y pueden crecer si son colocadas en un medio nutritivo. Por otro lado, se ha demostrado que microorganismos encontrados en cristales de yeso-halita (formas minerales del sulfato de calcio —CaSO₄·2H₂O— y el NaCl) están activos, porque han sido capaces de incorporar carbono y nitrógeno por periodos de hasta un año.

Los ambientes hipersalinos contienen una concentración de sales mayor de la que se considera promedio en los mares y océanos terrestres.

Los ambientes hipersalinos contienen una concentración de sales mayor de la que se considera promedio en los mares y océanos terrestres, que es de, aproximadamente, 3.5% de NaCl (figura 3). Existen dos tipos de ambientes hipersalinos: los talasohalinos —(del griego thalasa: mar y hals, halós: sal) que surgen a partir de la evaporación del agua marina, por lo que su proporción inicial de sales es similar a la del agua de mar— y los atalasohalinos —que proceden de la disolución de los depósitos de sales originalmente ubicados en los continentes—. En los ambientes talasohalinos predomina inicialmente el NaCl, pero van acumulando otras sales a medida que el agua se evapora. Las salinas son ejemplos típicos de ambientes talasohalinos.

La mayor salina del mundo se localiza en Guerrero Negro, Baja California. En cambio, los ambientes atalasohalinos están marcadamente influenciados por la composición química de los minerales del área en donde se desarrollan; por ejemplo las evaporitas, un tipo de minerales sedimentarios que se forman por la evaporación de lagunas e inciden en la composición química de modernos ambientes hipersalinos. El Mar Muerto —el lago natural salino más grande del mundo— es un ejemplo de sistema atalasohalino, ya que está altamente influido por un sistema hipersalino anterior a 2 millones de años, rico en cationes magnesio (Mg²⁺) y calcio (Ca²⁺), pero pobre en Na⁺. Otro sitio atalasohalino, moderadamente alcalino, es el lago cráter de Rincón de Parangueo, Guanajuato, donde predominan las sales carbonatadas.

Un mecanismo que permite a las halófilas sobrevivir en su medio consiste en liberar cationes de sodio (Na+) hacia el exterior de la célula, al tiempo que incorpora iones de potasio (K+).

Suponemos que la Tierra no es el único objeto planetario que alberga océanos salados. Investigaciones realizadas por misiones de exploración, como Galileo, Cassini, Vikingo, Pathfinder y Fénix, sugieren que, tanto en algunos satélites de Júpiter y Saturno como en el subsuelo de Marte, puede también haber grandes depósitos de agua líquida salada suceptibles de ser identificados como océanos extraterrestres. Tal es el caso de Europa, uno de los satélites de Júpiter, donde se ha estimado que sus océanos serían capaces de alcanzar una profundidad promedio de hasta 100 km, y que contienen sulfato de magnesio (MgSO₄) como sal principal (figura 4). Evidencias derivadas de la misión Solsticio indican que en Encélado, un satélite de Saturno, existe un océano que podría contener sales carbonatadas. Por otra parte, es posible que en algunas regiones de Marte existan salmueras subterráneas; y las mediciones analíticas realizadas por el vehículo Oportunidad, en los cráteres Águila y Resistencia, revelaron evidencias de sales de sulfato. Estos datos son significativos porque, cuando el agua líquida fluía en Marte, durante los primeros billones de años de la existencia del planeta, esa agua era, probablemente, salada y tibia.

Recientemente, el laboratorio MSL Curiosidad, que está explorando el Cráter Gale, en Marte, encontró evidencias del delta de un río antiguo, cerca del sitio donde empezó a hacer sus exploraciones.

Estos escenarios se convierten entonces en sitios de interés astrobiológico^*, ya que, por un lado, la existencia de agua líquida —requisito indispensable para la vida— podría ser una realidad; por otro, las condiciones geofísicas de estos objetos planetarios, aunque adversas, pueden proponerse como modelos de estudio de nichos potencialmente habitables, que ayuden a determinar si la vida puede surgir de manera independiente a lo que ocurrió en el planeta Tierra, en otro lugar del sistema solar.

Conviene resaltar que la halofilia está definida en términos de la concentración de NaCl que un organismo es capaz de tolerar o que necesita para desarrollarse. Cuando se busca evaluar la halotolerancia o halofilia, en función de otras sales inorgánicas, la información es escasa o nula. Un estudio realizado en nuestro grupo de investigación demostró que bacterias, como Bacillus subtilis y Halomonas halodurans, crecen en medios enriquecidos con sulfato de magnesio (MgSO₄), la sal que se espera predomine en el océano del satélite Europa, y toleran una concentración de hasta 21% de MgSO₄, equivalente a 3.1% de NaCl, un valor ligeramente menor a la concentración promedio de NaCl de los océanos terrestres.

Actualmente, trabajamos en la caracterización química del perfil de solutos compatibles que B. subtilis y H. halodurans acumulan o sintetizan para contender contra la presión osmótica impuesta por el MgSO₄, aplicando técnicas de análisis instrumental, como la resonancia magnética nuclear y la espectrometría de masas, con el fin de aportar respuestas concluyentes acerca de los mecanismos de adaptación de las bacterias bajo estudio, y sobre las condiciones de habitabilidad tanto en los satélites de hielo como en Marte. Sin lugar a dudas, el conocimiento detallado de la diversidad de la vida que existe en la Tierra nos permite ampliar los horizontes de la exploración espacial y, tal vez, nos permita, en un futuro no muy lejano, realizar estudios de investigación locales en mundos que ahora nos parecen lejanos.

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