El secreto de cómo las células crean ‘oxígeno oscuro’ en ausencia de luz
Versión original Esta historia aparece en la revista Quanta.
Los científicos se están dando cuenta gradualmente de que bajo nuestros pies se encuentra una vasta biosfera, una biosfera cuyo volumen global es casi el doble del tamaño de los océanos del mundo. Se sabe poco sobre estos organismos subterráneos, que representan la mayoría de la microbiota de la Tierra y pueden superar en diversidad a las formas de vida de la superficie. Su existencia conlleva un gran misterio: los investigadores a menudo plantean la hipótesis de que muchos reinos subterráneos son zonas muertas carentes de oxígeno, pobladas únicamente por microorganismos primitivos que tienen metabolismos lentos y se ganan la vida a duras penas con micronutrientes. Se cree que a medida que estos recursos se agotan, el entorno subterráneo debe quedar sin vida a mayores profundidades.
En una nueva investigación publicada en junio en Nature Communications, los investigadores presentan evidencia que desafía estas suposiciones. En un depósito subterráneo a 200 metros debajo de un campo de combustibles fósiles en Alberta, Canadá, encontraron una gran cantidad de microorganismos que pueden producir cantidades inesperadamente grandes de oxígeno incluso en ausencia de luz. Los microbios producen y liberan grandes cantidades de lo que los investigadores llaman «oxígeno oscuro», similar al descubrimiento de «la escala de oxígeno producido por la fotosíntesis en la selva amazónica», dijo Karen Lloyd, microbióloga subterránea de la Universidad de Tennessee. parte de la investigación. La cantidad de gas que se difunde desde las células es tan grande que parece crear condiciones favorables para la vida dependiente del oxígeno en las formaciones y aguas subterráneas circundantes.
«Este es un estudio histórico», dijo Barbara Sherwood Lollar, geoquímica de la Universidad de Toronto que no participó en el trabajo. Las investigaciones anteriores a menudo se han centrado en los mecanismos que producen hidrógeno y algunas otras moléculas importantes para la vida subterránea, pero la producción de moléculas que contienen oxígeno se ha pasado por alto en gran medida porque estas moléculas se consumen muy rápidamente en ambientes subterráneos. Hasta ahora, «no ha habido un estudio que reúna todo como lo hace este estudio», afirmó.
El nuevo estudio analiza los acuíferos profundos de la provincia canadiense de Alberta, conocida como «el Texas de Canadá» por sus ricas reservas subterráneas de alquitrán, arenas bituminosas e hidrocarburos. Debido a que sus vastas industrias ganaderas y agrícolas dependen en gran medida del agua subterránea, el gobierno provincial monitorea activamente la acidez y la composición química del agua. Sin embargo, nadie ha estudiado sistemáticamente la microbiología de las aguas subterráneas.
Para Emil Ruff, realizar una investigación de este tipo parecía «una tarea fácil» cuando comenzó una beca postdoctoral en microbiología en la Universidad de Calgary en 2015. No sabía que este estudio aparentemente simple le pesaría mucho durante los próximos seis años.
abismo lleno de gente
Después de recolectar agua subterránea de 95 pozos en Alberta, Love y sus colegas comenzaron a realizar microscopía básica: tiñeron las células microbianas en las muestras de agua subterránea con tintes de ácido nucleico y las contaron usando un microscopio de fluorescencia. Al datar por radio la materia orgánica de las muestras y examinar la profundidad a la que se recolectaron las muestras, los investigadores pudieron determinar la edad del acuífero subterráneo que estaban explotando.
El patrón de los números los desconcertó. Por ejemplo, a menudo en estudios de sedimentos del fondo marino, los científicos descubren que la cantidad de células microbianas disminuye con la profundidad: las muestras más antiguas y más profundas no pueden sustentar tanta vida porque carecen de los nutrientes producidos por las plantas fotosintéticas. Las algas están más aisladas y más cerca de la superficie. . Pero para sorpresa del equipo de Raff, las aguas subterráneas más antiguas y profundas contenían más células que las aguas más dulces.
Luego, los investigadores comenzaron a identificar los microbios en la muestra, utilizando herramientas moleculares para descubrir sus genes marcadores. Muchas de ellas son arqueas metanogénicas: microorganismos simples y unicelulares que producen metano después de consumir hidrógeno y carbono que se filtran de las rocas o de la materia orgánica en descomposición. También hay muchas bacterias que se alimentan del metano o minerales del agua.
