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La investigación también puede arrojar luz sobre la formación de gas natural en la Tierra

Describen un ecosistema metanógeno que incluye una relación simbiótica entre los microbios hipertermófilos

Según algunas estimaciones, un tercio de la masa de los organismos de la Tierra viven en las rocas y los sedimentos de nuestro planeta, sin embargo, su vida y ecología son casi un completo misterio.

Esta semana, el microbiólogo James Holden de la Universidad de Massachusetts Amherst y sus colegas, reportan en Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias los primeros datos detallados acerca de un grupo microbios que exhalan metano que viven en las profundidades de las grietas calientes de los volcanes submarinos.

Al igual que los biólogos estudiaron los hábitats y las necesidades de la vida de las jirafas y los pingüinos cuando eran nuevas para la ciencia, Holden dice: "por primera vez estamos estudiando estos microorganismos del subsuelo, definiendo el requerimiento de su hábitat y determinando en qué se diferencian entre las especies".

"La evidencia ha manifestado que hay una increíble cantidad de biomasa en el subsuelo de la Tierra, en los sedimentos de la corteza y marinos, tal vez tanto como todas las plantas y los animales en la superficie", dice Holden.

"Estamos interesados ​​en los microbios en la roca profunda y el mejor lugar para estudiarlos es en los respiraderos hidrotermales en volcanes submarinos. El agua caliente lleva las fuentes de nutrientes y la energía que necesitan estos microbios".

El resultado será avanzar en la comprensión científica de los ciclos biogeoquímicos en el océano profundo, creen Holden y los co-autores.

"Estudios como éste aportan mucho a nuestra comprensión de los procesos microbianos en la todavía poco conocida biosfera profunda", dijo David Garrison, director del programa en la División de Ciencias del Mar de la Fundación Nacional de Ciencias, que financió la investigación.

El proyecto también aborda cuestiones tales como qué procesos metabólicos puede haber soportado la Tierra tres mil millones de años atrás, y cómo podría ser la vida microbiana extraterrestre en otros planetas.

Debido a que el estudio involucra metanógenos - microbios que inhalan el hidrógeno y el dióxido de carbono para producir metano como residuo - también puede arrojar luz sobre la formación de gas natural en la Tierra.

Un objetivo importante era poner a prueba los resultados de modelos informáticos de predicción para establecer el primer umbral de hidrógeno ambiental para los los microbios hipertermófilos (super-amantes del calor) y metanogénicos (productores de metano) en los fluidos hidrotermales.

"Los modelos predicen la "habitabilidad" de los ambientes rocosos que nos interesan, pero queríamos ver la realidad sobre el terreno de estos modelos y perfeccionarlos", dice Holden.

En un biorreactor de dos litros en la Universidad de Massachusetts Amherst, donde los científicos pudieran controlar los niveles de hidrógeno, hicieron crecer cultivos puros de metanógenos hipertermófilos de su sitio de estudio junto con una especie de metanógeno hipertermófilos disponible en el mercado.

Los investigadores encontraron que las mediciones de crecimiento de los organismos fueron aproximadamente las mismos. Todos crecieron al mismo ritmo cuando se les dio la misma cantidad de hidrógeno y tenían los mismos requisitos mínimos de crecimiento.

Holden y Helene Ver Eecke de la Universidad de Massachusetts Amherst utilizan técnicas de cultivo en busca de organismos en la naturaleza y luego estudian su crecimiento en el laboratorio.

Los co-investigadores Julie Huber en el Laboratorio de Biología Marina en Cape Cod proporcionó los análisis moleculares de los microorganismos, mientras que David Butterfield y Lilley Marvin de la Universidad de Washington contribuyeron al análisis geoquímicos de fluidos.

Utilizando el sumergible Alvin, se recogieron muestras de los fluidos hidrotermales que se derivan de fumarolas negras hasta 350 grados centígrados (662 grados F), y del cercano fondo del mar con temperaturas más bajas.

Se tomaron muestras del Volcán Axial y el sector Endeavour, los dos sitios de observación a largo plazo a lo largo de una cordillera submarina cerca de 200 millas de la costa de Washington y Oregón y más de una milla por debajo de la superficie del océano.

"Hemos utilizado instrumentos de muestreo especializado para medir tanto la composición química como microbiana de los fluidos hidrotermales", dice Butterfield.

"Este fue un trabajo para comprender los factores biológicos y químicos que determinan la estructura de la comunidad microbiana y las tasas de crecimiento".

Un giro feliz esperaba a los investigadores, ya que ensamblaron una imagen de cómo viven y trabajan los metanógenos.

En el sitio bajo de hidrógeno Endeavour, se encontraron con que unos pocos metanógenos hipertermófilos se ganan la vida alimentándose de los residuos de hidrógeno producidos por otros hipertermófilos.

"Esto fue muy emocionante", dice Holden. "Hemos descrito un ecosistema metanógeno que incluye una relación simbiótica entre los microbios".

Artículo científico: Hydrogen-limited growth of hyperthermophilic methanogens at deep-sea hydrothermal vents

Crédito imágenes: Credit: Bruce Strickrott/WHOI - University of Massachusetts-Amherst

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