Microbios escuálidos y sopa de piedras

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El Sol se formó hace unos 5.000 millones de años. Desde entonces gira alrededor de la Vía Láctea y tarda en hacerlo unos 226 millones de años. El Sol, como muchas otras estrellas, tiene cuerpos no luminosos que giran a su alrededor; son los planetas. La Tierra se distingue claramente de sus vecinos: tiene una atmósfera alejada del equilibrio, produce luz propia a causa de los volcanes, incendios de los bosques y luminosidad de las ciudades, y tiene una piel viva. ¿Cómo es de gruesa esta piel? Vladimir I. Vernadsky (1863–1945), en su libro La biosfera (1926), la definió como el lugar donde la vida actúa como una fuerza geológica. Vernadsky se planteó las mismas preguntas que podemos hacernos ahora: ¿Qué parte de la Tierra está ocupada por la biosfera? ¿Hasta dónde llega en la atmósfera? ¿Cómo es de profunda en el mar? ¿Y, dentro de las rocas, hay vida?

¿Hasta dÓnde llega la biosfera?

Hasta las postrimerías del siglo xx se pensaba que la vida dependía exclusivamente de la radiación solar. En los mares, las algas y otros productores primarios solo podían vivir hasta un centenar de metros, donde llegaba la luz. Kilómetros abajo, los pocos organismos que habitaban se veían obligados a subsistir de los detritus que caían de la superficie iluminada. El lecho marino estaba considerado plano, uniforme y biológicamente inerte, dada la lejanía de los ecosistemas fotosintéticos y las condiciones extremas presentes en estos hábitats, como la elevada presión hidrostática (más de 1000 atm) o las bajas temperaturas (entre 0 y 4 ºC). El descubrimiento, en 1977, de las fuentes termales submarinas (deep-sea vents) y, en 1987, de microorganismos que vivían en las rocas profundas de la corteza terrestre (hasta 3 o 4 km de profundidad) hizo buscar nuevas fuentes de energía para la vida, independientes de la energía luminosa del Sol.

Que se puedan encontrar organismos en la subsuperficie profunda de la corteza, o en las zonas abisales depende principalmente de tres factores: presión, temperatura y disponibilidad de nutrientes. En la corteza oceánica, si la media de temperatura en el fondo del mar es de 4 ºC, la temperatura aumenta 15 ºC por km. En la corteza continental, si la media de temperatura en la superficie es de 15 ºC, la temperatura aumenta 25 ºC por km. Por tanto, si consideramos el límite de tolerancia de la temperatura hasta 110 ºC, la vida podría llegar hasta 7 km bajo la corteza oceánica y hasta 4 km bajo la continental.

En la subsuperficie terrestre se han encontrado microorganismos con metabolismo quimioheterótrofo y quimiolitótrofo. Los primeros obtienen la energía de la hidrólisis de compuestos orgánicos, como puede ser el petróleo. Los segundos, de compuestos químicos inorgánicos, como pueden ser el hidrógeno o el hierro. Litótrofo quiere decir «que come piedras». Tanto en las rocas profundas como en la superficie de los continentes se pueden encontrar muchos procariotas litótrofos, que, por tanto, son productores primarios, y no necesitan la luz del Sol para vivir. Este descubrimiento, que hay organismos que pueden obtener energía de compuestos químicos inorgánicos y, en muchos casos, como el de las rocas profundas, en condiciones totalmente anóxicas, y a altas temperaturas, hace multiplicar por millones de veces la probabilidad de encontrar vida en planetas sólidos de alguno de los mil millones de estrellas de la Vía Láctea. Y nuestra galaxia no es más que una de las posiblemente mil millones de galaxias que hay en el universo conocido.

Microbios escuÁlidos

Las bacterias de la subsuperficie profunda utilizan como principal donador de electrones el hidrógeno (H2). Los tres sistemas abióticos de producción de H2 son la actividad tectónica, la serpentinización y la radiólisis del agua. De los tres, el último es el que parece tener mayor contribución en las zonas más profundas y de mayor edad. El uranio (238U), el torio (232Th), y el potasio (40K) son las principales fuentes de radiación natural de los sedimentos. Los oxidantes, H2O2 y O2, producidos durante la radiólisis, son consumidos durante el reciclaje del hierro y el azufre que se produce en estos hábitats anóxicos por efecto del lento metabolismo de los procariotas. Son, generalmente, bacterias que tienen muy poca energía para vivir y crecen muy despacio. Recientemente, en una mina de oro de Sudáfrica, a 2,8 km de profundidad, se ha detectado un único microorganismo, Desulforudis audaxviator («viajero audaz», recordando la frase en latín que se encuentran los exploradores en el Viaje al centro de la Tierra, de Julio Verne). Por las características de su genoma, se trata de un organismo termófilo (óptimo de temperatura ~ 60 ºC), quimiolitótrofo anaerobio, fijador de nitrógeno y formador de esporas. Todos los hábitats terrestres se caracterizan por tener una gran diversidad biológica. Las grietas profundas donde vive D. audaxviator serían el único hábitat terrestre donde encontremos un solo organismo ocupando todo el territorio; el único «viajero audaz» que ha llegado a tanta profundidad en su exploración.

Requisitos para la vida

En cualquier lugar donde existan las más pequeñas condiciones para la vida, encontramos microorganismos. Los que llamamos ambientes extremos (desiertos, volcanes, géiseres, fuentes termales submarinas, regiones heladas de la Tierra) son extremos para los animales y las plantas, pero no para los procariotas. Para que la vida se origine y mantenga (tal como la conocemos en la Tierra), se deben dar tres condiciones: presencia de agua en estado líquido, disponibilidad de elementos químicos esenciales y funcionamiento de un sistema redox de donadores y aceptores de electrones. La microbiota de la subsuperficie profunda es independiente de la radiación solar y puede ser un modelo útil para buscar vida independiente de la fotosíntesis en otros planetas, como Marte o Venus, o satélites como Europa o Titán. El descubrimiento de esta microbiota profunda nos permite pensar que la vida es una tendencia general en el universo, una consecuencia ineluctable de la evolución planetaria. Y en esta nueva sección de la revista Mètode queremos precisamente mostraros y demostraros la existencia y la importancia de la biodiversidad «invisible», el increíble y fascinante mundo de los microbios.

Ricard Guerrero. Dep. de Microbiología. Universitat de Barcelona.
Mercè Berlanga. Dep. de Microbiología y Parasitología Sanitarias. Universitat de Barcelona.
Carles Puche. Ilustrador, Barcelona.
© Mètode 67, Otoño 2010.

 

© C. Puche
Las fuentes termales submarinas se encuentran en las crestas dorsales de diferentes mares y están formadas por emanaciones de agua a altas temperaturas (hasta 350 °C), cargadas de minerales que se solidifican en contacto con el agua fría del ambiente y forman chimeneas como las de la figura. Las chimeneas activas parece que echan humo a causa de la gran cantidad de sulfhídrico que emiten, que, en contacto con el agua del mar, forma pirita, de color negro. En los alrededores de las chimeneas activas proliferan diferentes grupos de animales que viven fundamentalmente mediante la simbiosis con bacterias del azufre que viven en su interior. En diferentes lugares del mundo proliferan diferentes grupos de animales. Los primeros que se descubrieron y los más conocidos son los vestimentíferos (gusanos) de la especia Riftia pachyptila (tubos alargados en la ilustración).

«El descubrimiento de las fuentes termales submarinas y de microorganismos que vivían en las rocas profundas de la corteza terrestre hizo buscar nuevas fuentes de energía para la vida, independientes de la energía luminosa del Sol»

 

 

 

© Mètode 2011 - 67. Naturaleza humana - Número 67. Otoño 2010