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¿Pueden los animales vivir sin oxígeno?

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loricífero

Análisis de los organismos presentes en una cuenca anóxica hipersalina profunda

En 2010 un equipo de investigación llamó la atención cuando publicó la evidencia de la búsqueda de los primeros animales que viven de forma permanente en el fondo del mar en condiciones anóxicas. Pero un nuevo estudio, dirigido por científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI), plantea dudas.

Un escenario alternativo es que los cadáveres de los organismos multicelulares estaban habitados por bacterias capaces de vivir en condiciones de anoxia, y estas "Bodysnatchers" (invasoras de cuerpos) hacían parecer que los animales muertos estaban viviendo, dijo Joan Bernhard, un geobiólogo del WHOI y el autor principal del nuevo estudio publicado en la edición de diciembre de 2015 de la revista científica BMC Biology.

Bernhard y Virginia Edgcomb, su colega en el WHOI, dirigieron una expedición que en 2011 regresó al lugar de los hallazgos iniciales: una cuenca anóxica hipersalina profunda (o DHAB - deep hypersaline anoxic basin) a dos millas de profundidad en el mar Mediterráneo. Las DHABs son fenómenos curiosos. Existen en depresiones en el fondo del mar donde los depósitos de sal enterrados largo tiempo quedan expuestos al agua de mar y se disuelven. El agua hipersalina es extremadamente densa y permanece separada, como el aceite y el agua, rodeada de agua de mar circundante normal. Forma "lagos" en el fondo del mar, de decenas a cientos de metros de profundidad, que son extremadamente salados y carentes de oxígeno.

cuenca anóxica hipersalina profunda (DHAB)

"Hemos sabido durante mucho tiempo que algunos metazoos habitan hábitats anóxicos extremos en forma periódica o incluso semi-permanente", dijo Bernhard. "Pero los científicos han pensado que las actividades de alta energía de los metazoos, como la reproducción, requerirían oxígeno. Si estos loricíferos pasan toda su vida y se reproducen en un entorno de oxígeno cero, tendríamos que reconsiderar nuestros conceptos del metabolismo animal. Era importante revisitar los DHABs para confirmar y comprender esos notables hallazgos anteriores".

En el estudio de 2010 publicado en la misma revista, investigadores de la Universidad Politécnica de Marche y el Museo de Historia Natural de Dinamarca, dirigidos por Roberto Danovaro, analizaron muestras obtenidas de un DHAB mediterránea llamado L'Atalante. Ellos reportaron el hallazgo de animales multicelulares (o metazoos), incluyendo especies previamente desconocidas de un tipo de diminutos animales llamados loricíferos.

El contraste entre las condiciones en el fondo marino y en la superficie hace que sea casi imposible recuperar especímenes vivos, y así en el pasado las muestras de metazoos recogidas de DHABs se han "interpretado como el resultado de una lluvia de cadáveres que se hundió a la zona anóxica desde zonas oxigenadas adyacentes", según el estudio de Danovaro.

Pero los científicos llevaron a cabo experimentos con etiquetas fluorescentes, que se ven solamente en organismos metabólicamente activos, lo que dio indicios de que los loricíferos hubieran estado vivos. Además, unos pocos loricíferos parecían tener estructuras reproductivas llamadas ovocitos (o huevos), lo que indica que los organismos se reproducen.

muestras de sedimentos de la DHAB de L'AtalanteIntrigado por estos hallazgos, Bernhard y Edgcomb volvieron en 2011 a L'Atalante y a otras DHABs cercanas para investigar más a bordo del barco de investigación Atlantis. Recogieron sedimentos y agua de los bordes de tres charcas de salmuera con diferentes composiciones químicas, usando el vehículo operado por control remoto Jason del WHOI recogieron muestras guiándolo visualmente y orientándolo cuidadosamente. Se tomaron muestras de puntos en la parte superior, media, y los niveles más bajos de la capa de agua inmediata que cubría el lago de salmuera. Esta denominada "zona de interfaz" es donde el agua de mar normal hace la transición a la salmuera en el fondo, cada vez más concentrada y anóxica cuanto más cerca de la salmuera. La alta densidad, la solución salina, la química presente y el agua sin oxígeno en las tres charcas era demasiado densa para que Jason penetrase totalmente. También se recogieron muestras de control de sedimentos y del agua con oxígeno normal y la salinidad cercana.

"Es muy difícil conseguir estas muestras", dijo Bernhard. "Nos hemos dirigido específicamente a la zona de interfaz para tener la mejor oportunidad de encontrar organismos vivos".

En algunas muestras de control, que eran de barro y con agua en los niveles normales de oxígeno, y también en algunas muestras del nivel superior de las zonas de interfaz, que tienen un bajo nivel de oxígeno, Bernhard y sus colegas encontraron la misma especie de loricíferos de L'Atalante que informaron Danovaro y colegas en el documento de 2010 y nombrados formalmente en una publicación de 2014. Bernhard encontró que el mayor número de metazoos fueron gusanos nematodos, con un número mucho menor de briozoos, crustáceos y loricíferos, incluyendo los mismos tres géneros de loricíferos que informaron Danovaro y sus colegas. Más metazoos estaban en la capa superior y muchos menos en el medio y capas inferiores de la zona de interfase.

El equipo de WHOI utiliza una combinación de técnicas (incluyendo la incubación con un marcador de tejido vivo, la secuenciación de ARN ribosomal para identificar las especies, las imágenes de epifluorescencia, diferencial de interferencia e imágenes de contraste de fase, y el examen ultraestructural de muestras individuales y más) para examinar los metazoos recogidos en las muestras.

loricífero Pliciloricus enigmatusLos resultados del equipo han proporcionado pruebas de que algunos nematodos estaban vivos, tanto en el sedimento normal y en el nivel superior de las zonas de interfaz. Pero en el interfaz inferior, casi sin oxígeno, los metazoos vistos estaban degradados o sólo con sus cubiertas externas, llamadas cutículas. "No encontramos evidencia de que estos metazoos vivían o tenían reproducción en la parte más profunda de la interfaz", dijo Bernhard.

Argumentan que es muy poco probable que la misma especie que informaron que encontraron en [el control] los sedimentos normales serían también fisiológicamente capaces de vivir en las dos charcas de salmuera hipersalinas muy diferentes, hiperdensas e hiperquímicas, en las que se recogieron, porque la gama de condiciones es demasiado amplia como para adaptarse.

"La probabilidad de que tendrían la fisiología para hacer frente a todo eso sería muy baja", dijo Bernhard. "Un escenario alternativo", escriben los autores, "es que los organismos metazoarios remanentes fueron habitados por bacterias [de vida] anaeróbica y/o arqueas", que coloquialmente son llamadas "Bodysnatchers" (invasoras de cuerpos).

"La posibilidad de una comunidad de metazoos viable en las salmueras de las DHABs no es apoyada por nuestros datos en este momento", escribieron los autores en su nuevo artículo.

"Ese artículo del grupo a principios de 2010 salió con algo de prisa", dijo Bernhard. "Pero en base a nuestras detalladas observaciones, nuestro trabajo ofrece una perspectiva diferente a la afirmación de que hay metazoos permanentemente anóxicos. Tal vez la gente va a ver nuestro trabajo y pensar 'Tal vez no tenemos todavía que reescribir los libros de texto básicos de biología'".

Artículo científico: Metazoans of redoxcline sediments in Mediterranean deep-sea hypersaline anoxic basins

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