Bacterias que viven en las profundidades de la tierra (en rojo por la tinción fluorescente) en medio de rocas basálticas (verde). Todas las imágenes son de aproximadamente 100 µm.
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Bacterias que viven en las profundidades de la tierra (en rojo por la tinción fluorescente) en medio de rocas basálticas (verde). Todas las imágenes son de aproximadamente 100 µm. |
La idea de que hay bacterias que pueden vivir a grandes profundidades dentro de la tierra surgió hace casi un siglo cuando Edson S. Bastin, geólogo de la Universidad de Chicago, se preguntó porqué el agua que se extraía de los campos petroleros contenía ácido sulfídrico (H2S) y bicarbonato (HCO3-). Puesto que él sabía que ciertas bacterias pueden reducir el ion sulfato (SO4) para producir energía en lugares donde no hay oxígeno, concluyó que tales bacterias podían vivir dentro de la tierra, donde degradaban la materia orgánica presente en el petróleo, liberando bicarbonato y ácido sulfídrico. Hacia 1926, Bastin logró cultivar bacterias reductoras del sulfato, obtenidas a grandes profundidades en un campo petrolífero. Sin embargo, después de estos avances iniciales hubo un largo receso en estas investigaciones que sólo se reanudaron hacia 1987. Luego, en 1995 se produjo un importante avance con la publicación de un artículo por parte de Todd O. Stevens y James P. McKinley (del Battelle, Pacific Northwest National Laboratory) en la revista Science. En él, los autores plantearon la posibilidad de que microorganismos litótrofos (literalmente devoradores de roca) estuvieran viviendo con base en una dieta de hidrógeno y dióxido de carbono.
Estos microorganismos viven a profundidades de hasta 1.5 km en un lugar llamado The Columbia River Basalt group (al noroeste de los EE UU), en comunidades que ellos llamaron Ecosistemas Microbianos Litotróficos del Subsuelo (SLiME, por la expresión en inglés Subsurface Lithotrophic Microbial Ecosystem). La idea es que el agua presente a grandes profundidades reacciona con las rocas basálticas (de origen volcánico) produciendo gas hidrógeno (H2). Luego, los microorganismos litótrofos hacen reaccionar este gas con el dióxido de carbono (CO2) disuelto en el agua. Esta reacción es la base de su metabolismo, liberando el gas metano (CH4) como producto final (razón por la cual se les denomina metanógenos). Lo que hacía particularmente importante este hallazgo era la posibilidad de encontrar por primera vez organismos que vivían de una manera totalmente independiente de la luz solar.
 Mapa de la región conocida como The Columbia River Basalt group donde se hicieron los estudios por parte del grupo de Todd O. Stevens y James P. McKinley |  Producción de H2 en muestras de basalto. Stevens y McKinley utilizaron agua estéril desoxigenada y evitaron el uso de herramientas de acero en el proceso de trituración de las rocas para asegurarse de que el hidrógeno liberado en el proceso fuera originado por reacciones similares a las que deben ocurrir a grandes profundidades. Las muestras fueron incubadas en la oscuridad durante 120 horas. |
Normalmente, todos los seres vivos dependemos del Sol para nuestro metabolismo, ya sea directamente a través de la fotosíntesis (como en el caso de las plantas y muchos microorganismos) o indirectamente, cuando consumimos otros seres vivos que dependen de la fotosíntesis (como el caso de los animales que consumen plantas, o de los microorganismos que dependen de los subproductos metabólicos de otros microorganismos). Obsérvese que el hidrógeno es producido de manera abiótica, es decir, no se necesita de la existencia de otros seres vivos y por lo tanto es totalmente independiente de la fotosíntesis. De hecho, los autores fueron capaces de cultivar bacterias durante un año, utilizando basalto como la única fuente de energía, y CO2 como la única fuente de carbono.
Pero no todo el mundo estuvo de acuerdo con ellos. En otro artículo publicado en Science por Anderson, et al en 1998, se describe como se trató infructuosamente de replicar los resultados obtenidos por hecho por Stevens y McKinley por lo que se cuestionó seriamente el trabajo original. En esencia, lo que los autores de este nuevo trabajo planteaban es que no se puede descartar un origen biológico para la fuente de energía (H2S). Por lo tanto quedó planteada la duda de si realmente Stevens y McKinley habían descubierto un ecosistema totalmente independiente de la luz solar. Por fortuna, este problema parece que está a punto de resolverse.
 El objeto alargado cerca de la base de la imagen es la bacteria Desulfotomaculum, la cual se encontró en muestras de agua obtenidas a casi 3 km de profundidad en una mina de oro en Suráfrica. |
La semana pasada se informó en la revista Science del descubrimiento de una comunidad bacteriana que vive a unos 3 km de profundidad, en muestras de agua de una mina de oro de Suráfrica. Lo que llama la atención es que se trata del primer grupo bacteriano que se ha demostrado que depende del sulfuro y del hidrógeno producidos por fenómenos geológicos, por lo que no depende en absoluto del Sol (fotosíntesis) para su supervivencia. La bacteria, de nombre Desulfotomaculum (que en latín significa en forma de salchicha) es un microorganismo anaerobio (que no necesita de oxígeno para su metabolismo), tiene aproximadamente 4 µm de longitud (1 µm es una millonésima parte de un metro), y se cree que ha sobrevivido por millones de años en las profundidades, utilizando para su metabolismo minerales de las rocas que le rodean. Específicamente, las bacterias utilizan el hidrógeno como fuente de energía para transformar el SO4 en H2S. Según Li-Hung Lin (de la National Taiwan University), autor principal del artículo, se sabe que las bacterias han estado aisladas durante mucho tiempo; que los hidrocarburos del ambiente donde viven no provienen de otros seres vivos; y que el H2 que utilizan como fuente de energía proviene de la descomposición del agua por la desintegración radiactiva del uranio, el torio y el potasio que allí se encuentran. El hallazgo tiene inmensas repercusiones en Exobiología porque bacterias similares podrían prosperar en lugares como Europa (la luna congelada de Júpiter, donde se sospecha que pudiera existir un gran mar interior de hasta 100 km de profundidad, por debajo de una capa de hielo superficial de unos 10 km de espesor) o Marte: Desulfotomaculum puede metabolizar compuestos de azufre como el sulfato de magnesio (sales de Epsom), similares a los encontrados en la superficie de Europa y en Meridiani, una zona en todo el centro del mapa de Marte donde actualmente opera el explorador Opportunity.
Imágenes cortesía:
Todd Stevens and James McKinley
Tullis Onstott
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