Bacterias de las profundidades de la Tierra

Artículo publicado hoy por Malén Ruíz de Elvira en El País

Proceso de serpentinización del mineral olivina (en amarillo) por el que los microbios obtienen hidrógeno. / BERNARD EVANS (UNIVERSITY OF WASHINGTON).

¿Cómo es posible que en profundos agujeros practicados en puntos de la superficie terrestre muy alejados entre sí los científicos estén encontrando los mismos habitantes —bacterias y arqueas— muy similares? Al parecer estos microbios forman una población paralela a todas las conocidas, la biosfera subterránea. Los hallazgos se deben a una búsqueda sistemática de ecosistemas microbianos subterráneos, que se encuadra en el Observatorio del Carbono Profundo (DCO), un megaprograma de investigación internacional que ha cumplido ya su cuarto año de operación.

El microbiólogo Matt Schrenk toma muestras de rocas extraídas en una perforación cerca de un lago en California. / MICHIGAN STATE UNIVERSITY

Este nuevo censo de las poblaciones de la Tierra se fija en la vida que existe por debajo de la superficie, a kilómetros de profundidad, y en cómo subsiste en condiciones extremas de presión, temperatura y falta de luz. Pero lo que más llama la atención hasta ahora es la similitud de los tipos de organismos hallados, lo que sugiere que estas comunidades pueden estar interconectadas e incluso hace pensar que en este ambiente se originó la vida en la Tierra y no en lagos o mares, la hipótesis más aceptada. “Hace dos años teníamos muy poca idea de los microbios presentes en las rocas subsuperficiales o de lo que se alimentan”, dijo Matthew Schrenk, geomicrobiólogo de la Universidad Estatal de Michigan (EE UU), al presentar sus resultados en el último Congreso de Unión Geofísica Americana, el más importante de esta especialidad.

El equipo de Schrenk ha estudiado y secuenciado genéticamente muestras de microbios que se alimentan de hidrógeno procedentes de América del Norte, Europa, Suráfrica y Japón. Han encontrado una similitud entre ellos de un 97%. Otros equipos están haciendo lo mismo en otros lugares. “Resulta difícil imaginar que existan microbios casi idénticos separados por 16.000 kilómetros en las fisuras llenas de agua de duras rocas en condiciones extremas de profundidad, presión y temperatura”, dice Schrenk. El agua con los microbios se ha extraído a profundidades de hasta cinco kilómetros, pero no se sabe hasta cuántos kilómetros hacia abajo se puede extender este tipo de vida.

La biosfera del subsuelo subsiste en condiciones extremas

¿Y cómo subsisten estos microbios? De esto se sabe algo más, gracias a la investigación de las últimas décadas. La vida en estas condiciones extremas es independiente de la fotosíntesis —de la luz del Sol— y se basa en procesos llamados biogeoquímicos. Uno es la serpentinización: cuando el agua se encuentra con el mineral olivina a gran presión, la roca reacciona con los átomos de oxígeno del agua y se convierte en serpentina, liberando hidrógeno, del que se alimentan los microbios. En experimentos a microescala realizados recientemente en Lion (Francia) se ha demostrado que el aluminio aumenta la rapidez con que se produce hidrógeno, mediante esta reacción, y explica que lo haga en cantidades suficientes para soportar la vida profunda.

En ese ambiente, y no en lagos o mares, pudo surgir la vida en el planeta

Otros microbios se alimentan de otros minerales, como los de hierro, que reaccionan con el agua del mar para producir igualmente hidrógeno. Es el caso de las bacterias y arqueas de las que viven organismos de mucho mayor tamaño, como anémonas y gambas, alrededor de las fuentes hidrotermales del fondo del mar, que son verdaderas ventanas al interior de la Tierra. Las más profundas conocidas son las de Beebe, en el mar Caribe, a más de cinco kilómetros de profundidad. En 2013 varias expediciones las estuvieron explorando para tomar muestras. En la última, el pasado junio, a bordo del barco japonés Yokosuka, una científica estadounidense y dos pilotos japoneses bajaron en el sumergible Shinkai hasta el fondo, 5.135 metros. “Ayer estuve en un lugar que ha sido visitado por aproximadamente el mismo número de personas que la superficie de la Luna”, escribía Danielle Morgan-Smith al día siguiente. “Sobre la Luna han estado 12 pares de pies humanos. En Beebe, cinco científicos y ocho pilotos”.

Se han explorado comunidades a más de cinco kilómetros bajo la superficie

Robert Hazen, de la Carnegie Institution, dirige el programa de colaboración internacional del Carbono Profundo, de 10 años de duración y un presupuesto de 370 millones de euros. “Reunir a expertos en microbios, volcanes, la microestructura de rocas y minerales, los movimientos de fluidos y demás es nuevo. Típicamente estos expertos no se comunican entre sí. Integrar esta diversidad en un empeño científico único está produciendo resultados antes inalcanzables”, afirma.

El saber cómo se comporta el agua en el manto terrestre es algo que interesa mucho a los investigadores de estos temas. Un nuevo modelo permite avanzar en el conocimiento de las interacciones entre el agua y las rocas en condiciones extremas de presión y hasta 150 kilómetros de profundidad. Hasta ahora los modelos llegaban hasta los 15 kilómetros solamente.

“He estado en un lugar visitado solo por 13 personas”, dice una científica

El trabajo de Dimitri Sverjensky, que presenta un nuevo método para predecir la constante dieléctrica del agua a altas temperaturas y presiones, permite atisbar procesos como la formación de diamantes, la acumulación de hidrógeno, el transporte de compuestos químicos por el manto, la liberación de gases o la formación de la atmósfera terrestre en su origen. “He hecho público el modelo para que con nuevos experimentos proporcione un enfoque integrado del papel del agua en las profundidades terrestres”, afirma Sverjensky.