Los microbios descomponen la materia orgánica emitiendo CO2 y metano
En un nuevo estudio, un equipo de geólogos y biólogos dirigido por la Universidad de Colorado en Boulder resucitó microbios antiguos que habían estado atrapados en el hielo, en algunos casos durante alrededor de 40.000 años.
El estudio es una muestra del permafrost del planeta. Así se llama la mezcla congelada de tierra, hielo y rocas que subyace a casi una cuarta parte de la tierra en el hemisferio norte. Es un cementerio helado donde restos de animales y plantas, junto con abundantes bacterias y otros microorganismos, se han quedado atrapados en el tiempo.
Eso es, hasta que científicos curiosos intentan despertarlos.
El grupo descubrió que, si se descongela el permafrost, los microbios que contiene tardan un tiempo en activarse. Pero después de unos meses, como al despertarse después de una larga siesta, empiezan a formar florecientes colonias.
"Estas muestras no están muertas en absoluto", afirmó Tristan Caro, autor principal del estudio y exestudiante de posgrado en ciencias geológicas de la Universidad de Colorado en Boulder. "Aún son muy capaces de albergar vida robusta capaz de descomponer materia orgánica y liberarla en forma de dióxido de carbono".
La investigación tiene amplias implicaciones para la salud del Ártico y de todo el planeta, añadió el coautor del estudio, Sebastian Kopf.
Hoy en día el permafrost mundial se está descongelando a un ritmo alarmante debido al cambio climático provocado por el ser humano. Los científicos temen que esta tendencia pueda desencadenar un círculo vicioso. A medida que el permafrost se descongela, los microbios que viven en el suelo comenzarán a descomponer la materia orgánica, expulsándola al aire en forma de dióxido de carbono y metano, ambos potentes gases de efecto invernadero.
"Es una de las mayores incógnitas en la respuesta climática", afirmó Kopf, profesor de ciencias geológicas en la Universidad de Colorado en Boulder. "¿Cómo afectará el deshielo de todo este suelo congelado, donde sabemos que hay toneladas de carbono almacenado, la ecología de estas regiones y el ritmo del cambio climático?"
Imagen: Túnel de permafrost del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU., cerca de Fairbanks, Alaska. Crédito: Tristan Caro
Largo sueño
Para explorar estas incógnitas, los investigadores viajaron a un lugar único: el Túnel de Permafrost del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. Esta instalación de investigación se extiende más de 107 metros por el suelo helado bajo el centro de Alaska.
Cuando Caro entró en el túnel, que es casi tan ancho como el pozo de una mina, pudo ver los huesos de antiguos bisontes y mamuts sobresaliendo de las paredes.
"Lo primero que notas al entrar es que huele fatal. Huele como un sótano mohoso que ha estado demasiado tiempo sin abrir", dijo Caro, ahora investigador postdoctoral en el Instituto Tecnológico de California. "Para un microbiólogo, eso es muy emocionante porque los olores interesantes suelen ser microbianos".
En el actual estudio, los investigadores recolectaron muestras de permafrost de entre unos pocos miles y decenas de miles de años de antigüedad de las paredes del túnel. Luego, añadieron agua a las muestras y las incubaron a temperaturas de entre 3 y 12 °C, temperaturas frías para los humanos, pero extremadamente altas para el Ártico.
"Queríamos simular lo que ocurre en un verano en Alaska, bajo futuras condiciones climáticas donde estas temperaturas alcanzan zonas más profundas del permafrost", dijo Caro.
Con una peculiaridad: los investigadores se basaron en agua compuesta por átomos de hidrógeno inusualmente pesados, también conocidos como deuterio. Esto les permitió rastrear cómo sus microbios absorbían el agua y luego usaban el hidrógeno para construir las membranas de material graso que rodean a todas las células vivas.
Imagen derecha: Robyn Barbato, del Laboratorio de Investigación e Ingeniería de Regiones Frías, perfora una muestra de las paredes del Túnel de Permafrost. Crédito: Tristan Caro
Veranos árticos
Lo que observaron fue sorprendente.
Durante los primeros meses, estas colonias crecieron lentamente, reemplazando en algunos casos solo una de cada 100.000 células al día. En el laboratorio, la mayoría de las colonias bacterianas pueden renovarse por completo en cuestión de horas.
Pero a los seis meses, todo había cambiado. Algunas colonias bacterianas incluso produjeron estructuras viscosas llamadas "biopelículas", visibles a simple vista.
Caro explicó que estos microbios probablemente no podían infectar a las personas, pero el equipo los mantuvo en cámaras selladas de todas formas.
Añadió que las colonias no parecían despertar mucho más rápido a temperaturas más altas. Los resultados podrían ofrecer lecciones para el deshielo del permafrost en el mundo real: tras un período de calor, los microbios pueden tardar varios meses en activarse lo suficiente como para empezar a emitir al aire gases de efecto invernadero en grandes cantidades.
En otras palabras, cuanto más largos sean los veranos árticos, mayores serán los riesgos para el planeta.
"Puede que haya un solo día caluroso en el verano de Alaska, pero lo que importa mucho más es la prolongación de la temporada estival, hasta el punto de que estas temperaturas cálidas se extienden hasta el otoño y la primavera", afirmó Caro.
Añadió que aún quedan muchas preguntas sin respuesta sobre estos microbios, como si los organismos antiguos se comportan de la misma manera en sitios de todo el mundo.
"Hay muchísimo permafrost en el mundo, en Alaska, Siberia y otras regiones frías del norte", dijo Caro. "Solo hemos muestreado una pequeña parte".
Caro y sus colegas publicaron sus hallazgos en septiembre en la revista Journal of Geophysical Research: Biogeosciences: Microbial Resuscitation and Growth Rates in Deep Permafrost: Lipid Stable Isotope Probing Results From the Permafrost Research Tunnel in Fox, Alaska
