És possible que aquest mes hagis vist algun titular dient que s’havia observat per primer cop un organisme que no necessita oxigen per poder viure. Alguns matisaven que es tractava del primer animal que no respira. Sorprenent, no? Però, és el primer cop que s’observa això a la natura? Desglossem el tema per parts.
La respiració cel·lular
Si pensem en respirar, ens ve al cap el procés pel qual inspirem oxigen i expirem diòxid de carboni. És a dir, un procés de bescanvi de gasos. La veritat és que això no és més que el pas final conseqüència del metabolisme de les cèl·lules del nostre organisme: la respiració cel·lular. Però, com s’entén la respiració cel·lular?
Per obtenir energia, les cèl·lules necessiten substrats per degradar. Aquests substrats són els nutrients, i per tal de poder aprofitar-los, s’han d’oxidar. Dit d’una altra manera, es donen un seguit de reaccions químiques (les reaccions del nostre metabolisme) en què els substrats perden els electrons a mesura que es van trencant. Els electrons, però, han de ser acceptats per alguna altra molècula. En l’oxidació completa dels substrats, molècules externes com l’oxigen són els acceptors finals d’aquests electrons.
Les oxidacions, a més, es van fent de forma escalonada, de tal manera que en el procés s’allibera energia de forma controlada. La cèl·lula té mecanismes per poder aprofitar part de l’energia alliberada per guardar-la i usar-la en forma d’ATP, que és la moneda energètica per excel·lència. Amb l’ATP, les cèl·lules poden portar a terme tots els processos i funcions que requereixen energia.
Resumint, la respiració permet l’oxidació completa dels substrats per obtenir energia, i com a conseqüència de la degradació es formen productes de rebuig com el CO2. Finalment, els pulmons s’encarreguen del bescanvi de gasos per poder portar a terme tot el cicle de nou.
Diferents tipus de respiració
Ara bé, depenent de l’acceptor final dels electrons podem distingir dos tipus de respiracions. La respiració aeròbica serà aquella en què l’oxigen és l’acceptor final, mentre que en la respiració anaeròbica els acceptors són diferents de l’oxigen i són variables en funció de l’organisme i les condicions ambientals a què estigui adaptat. Alguns exemples són molècules com el nitrat, el sulfat, el sofre, i un llarg etcètera.
Altres maneres d’obtenir energia
Hi ha altres situacions en què en el procés d’oxidació dels substrats energètics, l’acceptor és un mateix producte intern de la seva pròpia degradació. No hi ha un acceptor extern final i no es respira. Llavors parlem de fermentació: obtenció de menys energia i la formació de productes orgànics, com ara l’etanol o el lactat.
Aleshores… qui fa què?
Amb totes aquestes possibilitats metabòliques es pot entendre que la vida a la Terra és molt diversa i trobem éssers vius adaptats a diferents ecosistemes. Els organismes eucariotes (animals, plantes i fongs) fan la respiració aeròbica als mitocondris, tot i que les cèl·lules eucariotes també poden dur a terme fermentacions (com els fongs o les cèl·lules del múscul quan fem exercici).
Els microorganismes procariotes són més diversos. N’hi ha que poden dur a terme la respiració aeròbica també, però n’hi ha que són anaeròbics. Dins dels últims es poden diferenciar:
- Anaerobis estrictes o obligats. Fermenten o respiren anaeròbicament però no poden créixer en presència d’oxigen ni usar-lo.
- Aerotolerants. Fermenten i no fan servir oxigen, però així i tot poden créixer en presència d’aquest.
- Anaerobis facultatius. Poden fer la respiració aeròbica, però poden mantenir-se en absència d’oxigen gràcies a les fermentacions.
Animals que viuen sense oxigen
Arribats a aquest punt podem entendre que el fet de no necessitar oxigen per a la vida no és un fet tan excepcional. Hi ha molts microorganismes que viuen perfectament sense oxigen. De fet, és bastant segur que en l’inici de la vida aquesta no fos dependent de l’oxigen, perquè no n’hi havia suficient a l’atmosfera. Llavors, on és la troballa?
Un equip d’investigació liderat per Roberto Danovaro, de la Universitat Politècnica de Marche, a Itàlia, va descobrir l’any 2010 tres espècies noves de loricífers (fílum d’animals poc estudiat). Fins aquí sembla bastant normal, però l’excepció és que l’hàbitat d’aquestes espècies es trobava a la fosa de l’Atlante, a 3,5 km de profunditat. Al fons d’aquesta fosa es donen unes condicions altament anòxiques i amb altes concentracions de sals de sofre. Allà mateix van trobar animals eucariotes pluricel·lulars vius.
La respiració mitocondrial és una característica ancestral dels eucariotes. Tanmateix, és possible que alguns llinatges perdessin aquesta habilitat, desapareixent, amb l’evolució, la major part de la informació dels mitocondris. El que cal destacar, doncs, no és el descobriment de vida sense oxigen, sinó el fet que es tracti d’animals pluricel·lulars. Es va demostrar que aquests animals són metabòlicament vius i es poden reproduir. És a dir, a diferència de microorganismes unicel·lulars, es va trobar que es pot desenvolupar vida complexa sense oxigen.
Ja per acabar…
Després d’aquests descobriments, es van portar a terme més investigacions per verificar l’existència d’aquests organismes anaerobis. Es va arribar a posar en dubte, ja que algunes espècies de loricífers sí que semblen presentar mitocondris funcionals. El cas, però, és que va quedar demostrat que podien desenvolupar-se en ambients completament anòxics, i això és un canvi de paradigma. I si en altres planetes s’ha pogut desenvolupar vida complexa sense oxigen?
Per saber-ne més
Vadebichos – Loricíferos anaerobios. Tan importantes que se reescribirán los libros de texto
Definición.de – Definición de respiración celular
La Vanguardia – Descubren que este animal minúsculo vive sin necesidad de respirar oxígeno
