Organismos extremófilos: la temperatura

A medida que la temperatura ambiente aumenta, la velocidad a que se desarrollan las reacciones enzimáticas aumenta de forma proporcional, lo que implica un desarrollo más rápido del organismo. Esto sucede hasta llegar a una temperatura máxima (T máx) por encima de la cual ciertos componentes de la célula comienzan a degradarse de forma irreversible (desnaturalización de proteínas y ácidos nucleicos, colapso de la membrana citoplasmática, etc), el crecimiento cesa y sobreviene la muerte celular.

En sentido contrario, a medida que la temperatura disminuye, la velocidad de las reacciones enzimáticas disminuye y, por lo tanto, el crecimiento celular se hace cada vez más lento hasta que al llegar a una temperatura mínima (T mín), cesa completamente. En este punto nos encontraremos con un descenso excesivo en la fluidez de la membrana que provoca una pérdida del gradiente de protones y un bloqueo en el transporte de nutrientes.

Entre estos dos extremos nos encontramos con una temperatura óptima (T ópt) que es aquella en la que, para cada microorganismo, las reacciones enzimáticas tienen lugar a la mayor velocidad posible y el crecimiento celular tiene lugar de la forma más rápida. En este punto, si el resto de las condiciones ambientales son las adecuadas, se encuentra el punto ideal de desarrollo del organismo

(En el cuadro presentamos una gráfica en la que se representa, para E. coli, la tasa de crecimiento en función de la temperatura.)

Estos tres puntos de temperatura son específicos para cada organismo y pueden variar ligeramente, en cada uno, según las circunstancias. Se las conoce como temperaturas cardinales y una de sus características constantes es que la temperatura óptima está siempre más cerca de la máxima que de la mínima. En estos momentos, el rango de temperaturas en el que sabemos pueden vivir los organismos abarca desde un poco por debajo de los 0ºC hasta unos 105ºC.

T mín y T máx difieren generalmente en cerca de 40°C; la razón para este rango relativamente estrecho de temperatura de crecimiento es desconocida. Las mutaciones pueden provocar que las células sean más sensibles al calor o más sensibles al frío, pero ésto no altera en general el otro extremo del rango.

Los Eukaryotas normalmente no crecen por encima de 60°C, posiblemente debido a la sensibilidad de las membranas de las organelas al calor (porosidad). Algunas plantas tolerarán 45º-50°C; los protozoarios, algas, y hongos sobre 55-60°C. Las eubacterias Hipertermófilas toleran 70-90°C. Algunas cyanobacterias crecen bien a 70º-75°C, como sucede con algunas bacterias fotosintéticas anoxigénicas. Sólo algunas eubacterias, incluyendo Thermotoga maritima (T opt = 80°C) y Aquifex pyrophilus (T opt = 85°C) son capaces de crecer a las temperaturas características de los Archaea hipertermófilos.

Los microorganismos Termófilos (T máx 55-80ºC) e Hipertermófilos (T máx 80-110ºC) conocidos en este momento son casi todos procariotas que pertenecen a los dominios Archaea (Archaeabacteria) y Bacteria (Eubacteria).

En relación con la temperatura óptima podemos distinguir cuatro grupos de organismos:

Psicrófilos, con temperaturas óptimas bajas. Un ejemplo sería Flavobacterium sp, cuya temperatura óptima es 13ºC
Mesófilos, con temperaturas óptimas medianas. Sería el caso de Escherichia coli con una temperatura óptima de 39ºC
Termófilos, con temperaturas óptimas altas. Un ejemplo puede ser Bacillus stearothermophilus con una temperatura óptima de 60ºC
Hipertermófilos, con temperaturas óptimas muy altas. Como ejemplo tenemos Pyrodictium brockii con una temperatura óptima de 105ºC