Los extremófilos son organismos que habitan lugares con condiciones difíciles, dañinas o hasta letales desde el punto de vista de organismos mesófilos, es decir todos aquellos organismos no extremofilos como los seres humanos y la mayoría de las plantas y animales superiores. Su descubrimiento ocurrió a mediados de la década de los 70’s y ha fortalecido el desarrollo de proyectos de investigación orientados hacia la búsqueda de vida fuera de nuestro planeta; ha abonado en la argumentación de la panspermia como una posible explicación del origen de la vida en la Tierra; ha impulsado el desarrollo de la industria biotecnológica y ha permitido un mejor entendimiento de los factores que sustentan la vida tal como la conocemos.
Una manera de definir un ambiente extremo, congruente con la definición etimológica del término, considera que los factores físicos (temperatura, presión, radiación), geoquímicos (desecación, salinidad, acidez, disponibilidad de oxígeno, potencial de oxido-reducción) o biológicos (nutrientes, formas de energía), se pueden visualizar como un amplio y continuo intervalo de valores en los que se han identificado organismos o microorganismos adaptados y que sobreviven exitosamente. Las fronteras que enmarcan este intervalo continuo de valores es lo que se identifica como un ambiente extremo. Es precisamente en estas fronteras en donde no todos los organismos tienen la posibilidad de sobrevivir, ya que algunos de esos valores extremos pueden, degradar o destruir ciertas biomoléculas impidiendo entonces la sobrevivencia del organismo. Los organismos extremófilos se las han ingeniado para proliferar en estos ambientes extremos.
Definir qué tan extremo puede ser un ambiente y qué tan adecuado puede ser para la subsistencia de la vida, es una tarea crucial para los astrobiólogos. Identificar los límites de crecimiento y de sobrevivencia de un organismo indiscutiblemente ayuda en la definición de protocolos de búsqueda de vida tanto en la Tierra como en el resto del Universo.
La mayoría de los extremófilos son microorganismos unicelulares, pero también se han identificado organismos eucariontes multicelulares capaces de sobrevivir en ambientes extremos y algunos de ellos inclusive se pueden incluir entre los extremófilos. Por ejemplo, Alvinella pompejana es una lombriz o anélido segmentado que vive en las ventilas del suelo oceánico de la Dorsal del Pacífico oriental, en donde está expuesto a las condiciones de las ventilas hidrotermales (350°C, carente de oxígeno, alta acidez, abundancia de CO2 y sulfuros metálicos), al mismo tiempo que a las condiciones de las aguas del océano profundo (2°C y bajo contenido de oxígeno). Los tardígrados u osos de agua son uno de los mejores ejemplos de un organismo multicelular poliextremófilo, es decir, que puede tolerar varios parámetros extremos a la vez. Estos diminutos organismos (0.05-1.5 mm de longitud) que se han identificado en aguas marinas, playas, aguas dulces, hielos del Himalaya, musgos y líquenes, pueden sobreponerse a periodos de desecación de cientos de años, a valores de presión atmosférica 6,000 veces mayores que la recibida en la superficie terrestre, a temperaturas tan bajas como -272°C o tan altas como de 151°C y al bombardeo con rayos X en dosis 1,000 veces mayores que las soportadas por un ser humano. Su resistencia radica en su habilidad para detener su metabolismo y reemplazar toda el agua intracelular con el azúcar trehalosa, manteniendo así su integridad celular y su capacidad para continuar creciendo y reproduciéndose al percibir que las condiciones no le son propicias. Uno de los objetivos que los astrobiólogos buscan cumplir cuando estudian ambientes terrestres extremos es identificar las características que les permitan proponerlos como análogos de los ambientes existentes en otros planetas o satélites. De esta manera pueden comprender mejor las características de esos lugares extraterrestres remotos y redefinir las estrategias de búsqueda de vida que se pueden aplicar en ellos. En nuestro planeta existe una gran diversidad de ambientes extremos que albergan diversas y sorprendentes formas de vida; se pueden identificar lugares con altos valores de temperatura, como los desiertos, el interior de volcanes, las aguas termales, el subsuelo terrestre, las ventilas hidrotermales y las chimeneas marinas o black smokers. O con bajos valores de temperatura, como los hielos polares, los hielos alpinos, el suelo oceánico y el sistema de lagos de la Antártica, de donde se destaca el lago Vostok. También existen lugares con altos niveles de radiación, como los reactores nucleares o los tiraderos de desechos químicos tóxicos. En todos ellos ha sido detectada alguna forma de vida extrema y algunos de estos lugares se estudian a detalle con el fin de mejorar las técnicas de exploración de lugares como el planeta Marte o los satélites naturales Titán y Europa, pero sobre todo de evaluar los mecanismos de detección de vida extraterrestre.
El descubrimiento de comunidades de microorganismos que viven dentro de rocas proporciona evidencia suficiente para pensar que la vida en nuestro planeta puede existir aun en lugares totalmente carentes de luz solar y de una fuente externa de nutrientes. Proporciona también evidencias para sustentar la búsqueda de microorganismos en el interior de los meteoritos que continuamente caen en la Tierra; tal es el caso del meteorito marciano ALH84001 y de muchos otros que se han recolectado en los hielos de la Antártida. Estos microorganismos podrían servir como un mecanismo de protección y sobrevivencia ante cataclismos de gran escala que pudieran esterilizar a nuestro planeta y como vehículos de intercambio interplanetario en el esquema de la teoría de la panspermia, la cual sostiene que la vida pudo haberse originado en la Tierra como consecuencia de su inoculación por microorganismos provenientes de otro lugar del Universo y la posterior colonización, por esos microorganismos, de los océanos y la superficie terrestre. Más aún, se ha calculado que un número significativo de meteoritos pueden viajar de un objeto planetario a otro en periodos de aproximadamente diez años; pero si este tiempo de viaje interplanetario fuera mayor, hay evidencia suficiente que indica la habilidad de muchos microorganismos para mantenerse viables por periodos de millones de años. Por ejemplo, se han resucitado exitosamente las esporas bacterianas de algunas especies del género Bacillus preservadas en ámbar de hace veinticinco a cuarenta millones de años y en cristales encontrados en salinas primitivas que datan de hace 250 millones de años.
Se ha propuesto que el antepasado de todas las formas de vida de la Tierra, es decir, el último ancestro común, fue un organismo amante de los ambientes cálidos —es decir, un termófilo— y que los organismos hipertermófilos actuales aún mantienen muchas de las características atribuidas al último ancestro común. También se ha propuesto que las primeras formas de vida de la Tierra se originaron más bien en ambientes fríos y esta hipótesis, además de la importancia que tiene para poder explicar el origen de la vida terrestre, puede proporcionar argumentos importantes para impulsar la búsqueda de vida en lugares como la fría superficie del planeta Marte o el helado océano del satélite Europa.
La capacidad de los extremófilos de sobrevivir a altos niveles de radiación, particularmente radicación UV, y de degradar compuestos tóxicos, ha abierto la discusión sobre el papel que estos organismos pudieran jugar en proyectos de colonización de otros planetas ubicados en sistemas planetarios diferentes al nuestro. La habilidad de algunos organismos terrestres para colonizar ambientes extremos ha ampliado el número de objetos planetarios que pueden ser candidatos para detectar alguna forma de vida o para la búsqueda de registros fósiles de alguna forma de vida pasada. Al cuestionarnos acerca de los lugares en los que puede encontrarse vida extraterrestre, sería muy útil voltear a ver los lugares que albergan vida en nuestro planeta. El estudio de los mecanismos de crecimiento y de sobrevivencia de los organismos extremófilos proporciona información que no puede obtenerse directamente por el simple estudio físico de los ambientes en los que ellos proliferan. Esa información se puede utilizar para desarrollar métodos que permitan resucitar a un organismo en estado latente y métodos de cultivo de formas de vida extraterrestre si ésta llegara a ser descubierta, para comprender, por ejemplo, cómo la vida extraterrestre podría sobrevivir a un viaje interplanetario. También se puede utilizar para definir nuevos biomarcadores que ayuden en la determinación del controversial origen biótico o abiótico de estructuras como las observadas en el meteorito ALH84001, semejantes a estructuras minerales encontradas en cuevas cinco kilómetros por debajo del lecho marino.
