Utilizan el dióxido de carbono directamente como un bloque de construcción
El fondo del mar constituye uno de los ecosistemas más grandes y menos estudiados de la Tierra. Si bien se sabe que la vida sobrevive en las profundidades de los fluidos, rocas y sedimentos que forman el fondo marino, los científicos saben muy poco sobre las condiciones y la energía necesarias para sustentar esa vida.
Un equipo de investigación interdisciplinario, dirigido por la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI), buscó averiguar más sobre este ecosistema y los microbios que existen en el fondo del océano. Los resultados de sus hallazgos se publicaron recientemente, con la profesora asistente y geobióloga Elizabeth Trembath-Reichert de la ASU School of Earth and Space Exploration como autora principal.
Para estudiar este tipo de remoto ecosistema y los microbios que lo habitan, el equipo eligió una ubicación llamada North Pond en el flanco occidental de la Cordillera del Atlántico medio, un límite de placas ubicado a lo largo del fondo del Océano Atlántico.
North Pond, a una profundidad de más de 14.500 pies (4.500 metros), ha servido durante décadas como un sitio importante para los científicos de aguas profundas. Recientemente, fue perforado cientos de pies a través del sedimento y la corteza por el Programa Internacional de Descubrimiento Oceánico en 2010 para crear puntos de acceso para estudiar la vida y la química debajo del lecho marino.
Con el apoyo de la National Science Foundation, la Gordon and Betty Moore Foundation y el Center for Dark Energy Biosphere Investigations, el equipo tomó muestras de los fluidos de la corteza terrestre de los observatorios del fondo marino de la perforación con el vehículo operado a distancia en alta mar Jason II en el buque de investigación Atlantis.
Estas muestras únicas del prístino y frío fondo marino basáltico se llevaron al laboratorio y se analizaron utilizando un espectrómetro de masas de iones secundarios a nanoescala (NanoSIMS), que se utilizó para medir su composición elemental e isotópica.
"Nuestros experimentos utilizan trazadores especializados que solo pueden observarse si un microorganismo come algo en el buffet de opciones que ofrecemos", explica Trembath-Reichert. "Si vemos estos marcadores en los microbios, entonces sabremos que deben haber estado activos y comiendo durante nuestros experimentos y tenemos una idea de qué fuentes de alimentos pueden usar para sobrevivir".
A través de estos análisis, el equipo descubrió que la comunidad microbiana del subsuelo está activa y lista para comer, a pesar de un ambiente con baja biomasa y condiciones de bajas emisiones de carbono.
"Los microbios que estudiamos son extremadamente adaptables y pueden ganarse la vida en lo que parece ser un entorno realmente duro para los habitantes de la superficie, como nosotros", dice Trembath-Reichert.
Uno de los descubrimientos más sorprendentes fue cómo utilizan los microorganismos el dióxido de carbono. Trembath-Reichert y su equipo esperaban que los microorganismos usaran dióxido de carbono ampliamente disponible como lo hacen las plantas, "fijándolo" en otras formas de carbono orgánico que luego pueden usar para crecer. Pero los hallazgos sugieren que los microbios en este ambiente aislado con bajos nutrientes estaban siendo más astutos.
"Nuestra teoría es que estos microbios son ingeniosos y utilizan el dióxido de carbono directamente como un bloque de construcción sin tener que convertirlo primero en una fuente de alimento", dice Trembath-Reichert. "Y esto podría tener importantes implicaciones para el ciclo del carbono de los océanos profundos".
"Este trabajo destaca lo poco que sabemos sobre el estilo de vida de los microbios dentro de la corteza oceánica y la importancia de realizar experimentos con límites de detección sensibles, como NanoSIMS", agrega la autora principal Julie Huber del WHOI.
Los próximos pasos para Trembath-Reichert y su equipo son diseñar experimentos para comprender mejor la diversidad total de formas en que los microbios pueden utilizar el dióxido de carbono. Como una fuente de alimento más disponible para los microorganismos, estudiarán las formas en que se puede utilizar el dióxido de carbono para la supervivencia y el crecimiento en el acuífero más grande de la Tierra debajo del lecho marino.
La investigación se puede leer en Science Advances: Multiple carbon incorporation strategies support microbial survival in cold subseafloor crustal fluids
Imagen de cabecera: Las primeras imágenes NanoSIMS unicelulares de este sistema se utilizaron para mostrar qué fuentes de alimentos utilizaban los microbios (en la foto aquí). Los colores más cálidos indican que se utilizó más de una determinada fuente de alimento. Barra de escala de 3 μm. Crédito: Trembath-Reichert
