Tardígrados, los animales indestructibles

Vamos a dar una tregua en el blog a los animales tochos para hablar ahora de unos que, por bien que chiquititos, siguen molando lo suyo y, aprovechando la noticia de que un accidente ha puesto unos cuantos de los animales más resistentes conocidos por la ciencia en la luna, vamos a hablar un poco de los tardígrados u ositos de agua.

En la cultura popular se dice que las cucarachas sobrevivirían a un apocalipsis nuclear y por eso filosoraptor se pregunta qué mierda tiene el Raid (carca registrada). La verdad es que la reputación de las cucas es seriamente exagerada, si se mueren solas. Los ositos de agua (Philum Tardigrada) sí que son capaces de sobrevivir a más que ningún otro animal conocido por la ciencia gracias a sus numerosos recursos.

Conocidos cordialmente como “osos de agua”, la primera referencia que tenemos de ellos está datada en 1773, la palabra “tardígrado” significa “paso lento” y fue acuñada por Lazzaro Spallanzani en 1776 en referencia a su movimiento calmo y similar al de una tortuga.

Actualmente conocemos cerca de 1.000 especies de tardígrados que viven fundamentalmente en películas de agua en las zonas terrestres, sobre algas de aguas dulces, musgos o líquenes, también en suelos húmedos. También los hay en el mar, viviendo en aguas someras o en los espacios intersticiales. Se los ha descrito como ubicuos.

Descripción

Los tardígrados son animales de pequeño tamaño midiendo 50 a 1200 micras en la etapa de juvenil y entre 0,25 y 0,5 milímetros en edad adulta, siendo muy escasas las especies que pueden superar los 0,8 milímetros.

Tienen un cuerpo cilíndrico u ovalado alargado no segmentado de cuyo tronco surgente cuatro pares de patas armadas generalmente con un par de pequeñas garras. Con una solo excepción, los tardígrados son incapaces de nadar por lo que suelen desplazarse a ras de sustrato dando pasos.

Su aparato bucal consiste en un tuvo extensible que conecta a una faringe vacía que utilizan fundamentalmente para chupar. Los tardígrados tienen una amplia variedad de dietas: existen especies que se alimentan de las algas, plantas o líquenes sobre los que viven pero existen otros más carnívoros que se alimentan de gusanos nematodos sobre los que viven y en 2003 se documentó que hay especies que cazan protozoos, rotíferos o larvas pequeñas, si bien esto tiene lugar en el fondo y océano profundo.

Este aparato bucal es seguido por un aparato digestivo completo que cuento con órganos de malpigio para la regulación osmótica. La excreción puede tener lugar por el ano o durante la muda, dejando los pellets fecales en la cutícula abandonada.

La mayor parte de su cavidad corporal lo forma un hemoceloma mientras que el verdadero celoma se ve restringido a cavidad gonadal.

No hay sistemas respiratorio ni circulatorio, el intercambio gaseoso ocurre por difusión cutánea y oxígeno y nutrientes se trasfieren directamente. Estos fenómenos pueden ser una de las causas de su reducido tamaño.

El sistema muscular consiste en varios haces musculares longitudinales pero carecen de músculos circulares. Carecen de estructuras esqueléticas pero su función es desempeñada por la presión hidrostática de los fluidos corporales.

El sistema nervioso está relativamente desarrollado, con un pequeño cerebro dorsal, una conexión que cubre la mayor parte de la faringe y un par de cordones nerviosos ventrales que conecta con cuatro ganglios que parecen controlar los pares de patitas.

Varias especies presentan ocelos que les dan una cierta percepción de su entorno y otras presentar cirros para el mismo objetivo.

La cutícula es muy permeable al agua, muy a menudo despingmentada aunque algunas especies presentan colores como el rojo o el marrón, consiste en tres capas superpuestas de las cuales la más interna presenta quitina. No hay presencia de cilios. Los tardígrados mudan varias veces de cutícula a lo largo de su vida en un proceso que puede durar varios días y, como hemos visto y veremos, la muda tiene importancia en su ciclo vital.

Entre los enemigos naturales de los tardígrados se pueden encontrar lombrices de tierra, nematodos, larvas de insectos y otros tardígrados. También tienen parásitos.

Reproducción

En la mayoría de los tardígrados marinos tienen sexos separados, siendo muy rara la presencia de hermafroditismo, mientras que en la mayoría de especies terrestres y muchos de agua dulce son unisexuales con poblaciones de hembras que se reproducen por partenogénesis en las que no se ha documentado presencia de machos.

En caso de haberlos, el dimorfismo sexual muestra hembras mayores que los machos, hay casos de machos diminutos pero en la mayor parte pueden ser solo un poco menores e igual de numerosos que las hembras, y modificaciones de las garras para poder agarrarse a la hembra.

Los aparatos sexuales consisten en una única gónada con una o dos aberturas genitales. La fecundación es interna y se ha observado en pocas especies. En algunas los machos introducen el esperma dentro de la hembra mientras que en otras uno o varios machos introducen su esperma en la cutícula mudada dela hembra. Cada hembra puede poner hasta 60 huevos.

Y es que en muchas especies la hembra pone sus huevos (que pueden estar bellamente decorados) en el momento de la muda, desovando en la cutícula antigua que sirve de protección para los huevos, por lo que los machos acuden fertilizarlos.

Pero que la hembra ponga en su antigua cutícula no implica que se desentienda de los huevos sino que está documentado que las especies que viven sobre los limos cargan la cutícula con los huevos a su espalda o en su parte anterior.

El desarrollo es rápido y directo, surgiendo del huevo un ejemplar juvenil desarrollado que abre la cáscara con sus garras o su faringe. Un detalle singular es que a partir de ese momento no se ha detectado un cambio significativo en el número de células corporales, produciéndose el crecimiento de juveniles a adultos más por el crecimiento de estas células que por el incremento de su número.

La esperanza de vida de estos animales va de los 3 a los 30 meses sin contar los períodos de latencia.

Evolución y relaciones

Los estudios morfológicos y moleculares señalan a los tardígrados como un grupo monofilético que actualmente cuenta con 2 clases, 4 órdenes, 21 familias, 106 géneros y 1047 especies.

Los estudios del ARNr 18S confirman que son un grupo hermano los artrópodos, por lo que se los considera relacionados con estos, los onicóforos y los anélidos.

Su registro fósil es limitado, siendo el fósil más antiguo Beorn leggi hallado en ámbar cretácico, siendo encontrados otros fósiles y huevos en el ámbar del cuaternario. Sin embargo se ha encontrado que Aysheaia pedunculata, uno de los fósiles de Burgess Shale que fue identificado como un onicóforo presenta un aparato faríngeo y apéndices propios de los tardígrados, donde se consideran caracteres de valor taxonómico.

Es posible que en un momento anterior al Cámbrico los onocóforos evolucionaran de los anélidos y de diferentes familias de estos evolucionaran artrópodos y tardígrados. Más adelante, los osos de agua se dividieron en dos grupos hermanos: Eutardígrados y Heterotardígrados.

Esto implica que los antepasados de estos animales tenían cuerpos divididos en segmentos (metámeros) y que los tardígrados perdieron esa segmentación. También  redujeron su tamaño y simplificaron su estructura.

También que tienen un estrecho parentesco con todos los grupos derivados de los anélidos.

Esto ha llevado a descartar la teoría que los relacionaba con los rotíferos.

Estados latentes

Una de las características más interesantes de estos animales es su capacidad de entrar en un estado de latencia llamado “cryptobiosis” en el cual forman unos cistes dentro de los cuales su metabolismo se torna imperceptible, sus niveles de agua descienden del 85% al 3%, el movimiento se detiene y el cuerpo adopta una forma de barril.

Estos cistes son más pequeños y en algunos casos muestran varias cutículas adicionales a modo de defensa.

En este estado pueden resistir temperaturas que van de los 149ºC a los – 272ºC, radiaciones ionizantes, deficiencia de oxígeno o soluciones de éter o alcohol durante varios años.

Este estado es motivado por alteraciones en el entorno, por lo que se han descrito cuatro causas:

  • Anoxybiosis: descenso de la concentración o ausencia de oxígeno durante unas horas.
  • Cryobiosis: bajas temperaturas, las especies terrestres tienen mucha capacidad pero las intersticiales no.
  • Osmobiosis: se debe a tremendas presiones osmóticas. Si bien hay especies muy eurihalinas, por encima de una concentración, entran en estado latente.
  • Anhydrobiosis: reducción de la humedad ambiental, en la que viven y respiran.

Sea cual sea el motivo de la entrada en latencia, el retorno de las condiciones ambientales deseables implica la salida de él y el retorno de la actividad.

Otra estrategia recientemente descubierta en cultivos experimentales consiste en los huevos de resistencia, esto es, los huevos pueden tornarse latentes ante un enrarecimiento de las condiciones ambientales y eclosionar cuando las condiciones se restauran. En una especie de Groenlandia se han descubierto dos tipos de huevos y sugerido de los huevos puestos en inverno podrían ser huevos de resistencia.

Ecología

Las interacciones de los tardígrados con su entorno todavía son poco conocidas. Sabemos que son casi ubicuos, se han encontrado más especies en los entornos terrestres y que se ha encontrado que lo normal es que coexistan hasta seis especies o que en medio marino la diversidad aumenta con la profundidad.

Los tardígrados tienen como filum una distribución prácticamente global pero no debemos olvidar que se trata de un grupo óptimo muy diverso y algunas especies con necesidades ambientales específicas tienen una distribución reducida.

Se ha sugerido que podrían actuar como bioindicadores pues se ha demostrado que la presencia de metales pesados reduce su número.

Tardígrados en la Luna

Y llegamos al motivo de esta entrada: la presencia de un grupo de estos animales en la Luna.

Se trata de una historia curiosa: la organización sin ánimo de lucro israelí SpaciIL es la responsable de la construcción de la Beresheet, un módulo ideado para alunizar con una especie de arca de conocimiento humano como parte de la Arch Mission Foundation cuyo objetivo es crear reservorios de conocimiento humano en “lugares estratégicos” del universo.

La Beresheet contenía un dispositivo del tamaño de un DVD llamado “librería lunar” con más de 30 millones de páginas de datos que incluyen una copia de la Wikipedia en inglés, el himno de Israel, el disco Wearable Rosetta, La Torá…

A nivel científico la sonda lleva muestras de ADN de diferentes especies (incluyendo los seres humanos) y una pequeña cápsula con miles de tardígrados en cryptobiosis por deshidratación en una cápsula de Kapton.

Pese a que el objetivo era alunizar, el 11 de abril de 2019 el módulo de aterrizaje sufrió un fallo y se estrelló en la Luna, concretamente en el Mar de la Serenidad.

No se conoce el estado de la cápsula pero Lukasz Kaczmarek, experto en tardígrados, afirma que es muy probable que hayan sobrevivido y en latencia puedan aguantar durante años incluso so metidos al vacío y elevada radiación del medio lunar a los que han probado ser capaces de sobrevivir. El astrobiólogo Philippe Reekie coincide al afirmar que en estado latente deberían de estar vivos pero señala que es poco probable que abandonen este estado debido a las hostiles condiciones lunares y que, en caso de hacerlo, lo más probable es que perezcan.

Así que tenemos animales vivos abandonados en la Luna que probablemente sobrevivan bastante tiempo, pero en un estado inactivo poco menos que indestructible.

Parece improbable que estemos ante un caso de panespermia o colonización de la Luna pero todavía es muy interesante.

El Tardígrado de StarTrek

Para terminar, me gustaría hacer referencia a que creo que es la mayor presencia de los tardígrados en la ficción a día de hoy (a lo mejor me equivoco): la aparición en la serie StarTrek Discovery de una criatura claramente inspirada en los tardígrados.

Esta serie busca dar al universo trekie un aspecto más oscuro frente a su positivismo original y en el tercer capítulo de su primera temporada la tripulación del Discovery descubrió una nave Klingon arrasada por una especie de monstruo alienígena al que llaman Ripper (“despedazador”) y toman bajo su custodia para utilizarlo como arma.

La verdad es que a mí me pareció un monstruo muy feo y raro pero pronto me di cuenta de que se parecía demasiado a un tardígrado a pesar de ser del tamaño de una vaca.

El pobre Ripper no salió muy favorecido

Amanda, hija adoptiva de Sarek y hermanastra de Spock, identifica su similitud con los singulares organismos y que está relacionado con el micelio que se convertirá en la base para realizar grandes saltos.

El capital Gabriel Lorca no tiene escrúpulo en aprovechar al tardígrado como un instrumento para viajar a lo largo del micelio a pesar de hacerle daño hasta que Amanda lo libera, momento en el cual descubrimos que tiene la capacidad de realizar “saltos warp naturales”.

No está claro el origen de Ripper ni si hay otros como él, es posible se trate de una especie descendiente de antiguos tardígrados de la Tierra o un alienígena que evolucionó en otro planeta o universo y su similitud con los tardígrados sea consecuencia de la evolución convergente.

Su aparente actitud agresiva (en la que podía ser muy destructivo) parece ser puramente defensiva y en realidad es un ser apacible y e incluso afectuoso cuando se siente seguro.

Su rasgo biológico más destacado es su relación con el hongo Prototaxites stellaviatori que da lugar al micelio que permite viajar entre las estrellas. Parece que Ripper se alimenta del micelio y ha asimilado parte de su genoma en una forma de trasferencia genética lateral dando lugar a una relación simbiótica.

Una cosa muy interesante de Ripper es como su imagen evoluciona a lo largo de los capítulos en los que aparece: comienza apareciendo como monstruo peligroso que ha masacrado una nave Klingon y luego mata a la primer oficial del Discovery pero, conforme Amanda y la tripulación lo estudian, se revela como un animal apacible integrado en un entorno y, conforme lo utilizan, en una víctima de la explotación militar que acaba siendo liberada.

Bibliografía:

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Archivado bajo Biología, Ecología, Evolución

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