Conoce al gusano de hielo que vive en los glaciares: una paradoja científica

A simple vista, un glaciar parece algo sin vida: un trozo de hielo estéril. Pero hay mucho más de lo que parece: los glaciares albergan una gran cantidad de organismos diminutos que forman un ecosistema frígido floreciente.

Los más prominentes entre estos, en el oeste de América del Norte, son los gusanos de hielo (Mesenchytraeus solifugus). Miden aproximadamente 1,2 centímetros de largo, son delgados como los hilos del hilo dental y se sitúan en los glaciares de todo el noroeste del Pacífico, de la Columbia Británica y de Alaska. Un gran número de pequeños gusanos negros emergen en las tardes y en las noches de verano para alimentarse de algas, de microbios y de otros detritos en la superficie. Luego, vuelven a excavar en el hielo al amanecer y, durante el invierno, desaparecen en las heladas profundidades.

Estos parientes lejanos de las lombrices de tierra sobreviven en capas de agua helada dentro de la nieve y del hielo, prosperando en el punto de congelación del agua. Esto sería imposible para la mayoría de las criaturas, especialmente las de sangre fría sin ningún aislamiento, como los gusanos. Entonces, ¿cómo lo hacen los gusanos de hielo? Los científicos han descubierto algunos de los trucos de los gusanos, señalando que comprender la biología de estos bichos particulares es sorprendentemente relevante y urgente.

Aprender más sobre cómo estos animales toleran los extremos puede ayudarnos a comprender los límites de la vida en la Tierra y más allá, dice Daniel Shain, investigador de la Universidad de Rutgers que ha estudiado a los animales durante 25 años.

Pero a medida que los glaciares desaparecen, también lo hacen los gusanos de hielo. "Queremos averiguar todo lo que podamos sobre los gusanos antes de que desaparezcan", señala Shirley Lang, bióloga del Haverford College de Pensilvania. “Y tengo pocas dudas de que algún día desaparecerán”, si los glaciares continúan derritiéndose al ritmo actual.

Misterios sobre gusanos

Las leyes de la biología dictan que a medida que las temperaturas bajan, las reacciones corporales se ralentizan y los niveles de energía bajan. Mientras que los animales de sangre caliente deben quemar energía para mantener una temperatura relativamente constante, las criaturas de sangre fría se vuelven lentas e incluso permanecen inactivas cuando hace demasiado frío. Pero no los gusanos de hielo.

“Sus niveles de energía aumentan a medida que se enfrían”, afirma Shain. "Y esto es una paradoja".

La investigación de Shain y Lang, que completó su doctorado en el laboratorio de Shain, ayuda a explicar el por qué de una serie de trabajos publicados en los últimos años. Todo se vincula de alguna manera con una molécula especial conocida como ATP, abreviatura del trifosfato de adenosina. El ATP sirve como moneda de cambio de energía en las células y potencia la mayoría de las reacciones en el cuerpo. Se elabora utilizando una enzima compleja, llamada ATP sintasa, que es prácticamente idéntica en todos los organismos conocidos. La molécula tiene una eficiencia cercana al 100 por ciento en su trabajo, algo inaudito para cualquier invención fuera del mundo natural. Los bioquímicos lo ven con asombro. "Es una máquina extraordinaria", afirma Shain.

Pero los gusanos de hielo tienen un ajuste adicional en su maquinaria, un poco más en el ADN que crea la ATP sintasa. La alteración parece ayudar a acelerar la producción de ATP. "Es como un turbo", señala Shain.

Es difícil explicar la evolución según Shain, pero es posible que los gusanos hayan robado una parte del material genético que se ha visto en hongos de gran altitud. Si es así, este robo genético es particularmente inusual porque el ADN robado normalmente no se incorpora a las mitocondrias, donde se produce el ATP.

Además de la adición genética, los gusanos también tienen un "termostato" celular alterado que permite que la producción de ATP continúe cuando hace frío. Los dos cambios combinados significan que los gusanos de hielo tienen concentraciones celulares de ATP mucho más altas que la mayoría de las criaturas, lo que ayuda a explicar cómo mantienen sus niveles de energía en el frío.

Lang planea explorar otra teoría por sus altos niveles de energía. Los gusanos están llenos de melanina, el mismo pigmento que ayuda a proteger la piel humana de la radiación ultravioleta. Pero en los gusanos de hielo, la melanina se encuentra en todo el cuerpo: en el cerebro, en el intestino, en los músculos. Algunas investigaciones respaldan que la melanina puede cosechar energía de la radiación solar en algunas situaciones y Lang sospecha que esto podría estar ocurriendo en los gusanos de hielo. Ella espera poner a prueba esta idea.

Los animales viven solo en los glaciares costeros y no se encuentran en ningún otro lugar del mundo, aunque se ha encontrado otra especie similar en el Tíbet. Casi no se sabe nada al respecto. Si bien los gusanos de hielo prosperan a 0 grados Celsius, no pueden tolerar temperaturas muy por debajo de este punto dulce helado.

Depredadores y presas

Además de su increíble energía, los gusanos de hielo también forman parte de un ecosistema del que sabemos muy poco. Existen junto a los rotíferos, los tardígrados, las algas, los hongos y otras criaturas microscópicas, explica Scott Hotaling, biólogo de la Universidad Estatal de Washington. También proporcionan alimento para las aves.

Hotaling y sus colegas han observado al menos cinco especies de aves que comen gusanos de hielo. Los invertebrados son una fuente de alimento vital en lugares como el Monte Rainier, donde los pinzones rosados los atrapan en grandes cantidades y los alimentan a sus crías, dice Hotaling.

Las aves también pueden ayudar a explicar cómo estos pequeños animales pueden dispersarse de un glaciar a otro. Los animales son genéticamente diferentes en lugares dispares y los animales en Alaska probablemente comprenden una especie diferente a muchos de los gusanos en el noroeste del Pacífico, dice Shain.

El trabajo de Hotaling sugiere que los gusanos vivos podrían transportarse pegándose al plumaje o a las patas de las aves, o tal vez algunos sobrevivan al paso a través de las tripas de las aves. Una población de gusanos de hielo en la isla de Vancouver, por ejemplo, muestra una relación cercana con una población en el sur de Alaska, lo que sugiere que uno o varios pueden haber sido llevados allí por un pájaro en el pasado reciente.

Pero se acaba el tiempo para desentrañar los misterios del gusano de hielo. Algunos de los glaciares en los que se encontraban anteriormente, como el Glaciar Lyall y el Glaciar Lewis en las Cascadas del Norte de Washington han desaparecido. Otros se están encogiendo. El glaciar Nisqually, en el sur del monte Rainier, hogar de gusanos de hielo, se ha retirado por un promedio de un metro cada 10 días entre el 2003 y el 2015 .

Joanna Kelley, una genetista evolutiva y Hotaling están trabajando para secuenciar el genoma del gusano, lo que ha resultado difícil. Eso es en parte porque están tan llenos de melanina, que se adhiere al ADN e interfiere con la tecnología de secuenciación del genoma.

Esperan descubrir sus otros secretos antes de que sea demasiado tarde. “Siento que necesito apurarme para estudiar a estos animales”, señala Hotaling.