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La biosfera profunda
Alberto González Fairén

La biosfera profunda se extiende por la subsuperficie de la Tierra, desde los sedimentos marinos compactados hasta la base de roca volcánica sólida.
n la Tierra se han descubierto microorganismos en el hielo polar, en fuentes hidrotermales en el fondo del océano, en ríos y lagos ácidos, en los desiertos más secos, e incluso a kilómetros de altura en la atmósfera y a kilómetros bajo el fondo del océano. Todos estos ambientes extremos de la Tierra donde se ha confirmado la presencia de vida sirven como modelo para buscar vida extraterrestre. De todos ellos, la última frontera parece encontrarse en la subsuperficie profunda, que es el lugar donde se están produciendo los últimos descubrimientos y avances.

La subsuperficie profunda es un entorno sin luz, con una enorme escasez de nutrientes, y está sometida a una tremenda presión. Este lugar, que el sentido común describiría como inhabitable, se está revelando en realidad como uno de los hábitats más extensos de la Tierra. Los microorganismos que lo habitan utilizan fuentes de energía totalmente diferentes a las que usamos los habitantes de la superficie, y operan a escalas temporales que no tienen nada que ver con las nuestras.

Esta “biosfera profunda” se ha encontrado en todas las perforaciones realizadas en la Tierra, cualquiera que fuese la profundidad o la escasez de nutrientes, y se ha comenzado con su análisis genético. Los primeros resultados apuntan a que el número de microorganismos en la subsuperficie profunda podría ser un orden de magnitud mayor que el número de microorganismos que habitan la superficie de la Tierra y los océanos, en conjunto.

La mayor parte de los análisis microbiológicos de la subsuperficie profunda se ha llevado a cabo en sedimentos marinos, que se apilan en capas de kilómetros bajo los océanos, ya que son materiales más blandos y fáciles de manejar (Figura 1). Como es de esperar, la densidad poblacional disminuye con la profundidad: mientras que en la subsuperficie superficial de las áreas costeras puede llegar a haber hasta mil millones de células microbianas por centímetro cúbico, a 2.5 km bajo el fondo del océano la concentración es de tan solo unas pocas células por centímetro cúbico, en el límite de detección de nuestros instrumentos. En estos lugares muy profundos, los microorganismos están casi inertes, su consumo de energía es 6 órdenes de magnitud inferior al de los microorganismos de la superficie, y se dividen muy raramente, apenas una vez cada mil años.
Sedimentos marinos sobre la roca volcánica
Figura 1: Sedimentos marinos sobre la roca volcánica.
En julio de este año, el grupo de Fumio Inagaki, del Instituto para la Exploración Marina de Yokohama, publicó sus análisis microbiológicos realizados en sedimentos recuperados de la subsuperficie profunda del fondo del Océano Pacífico, al este de Australia (Figura 2). Esta zona está considerada una de las más escasas en nutrientes de todos los mares de la Tierra, por efecto de las corrientes. La perforación se completó a 5.700 metros bajo el nivel del mar, y se verificó que los sedimentos analizados de esta profundidad contenían oxígeno, un indicador de la presencia de muy escasa materia orgánica. Estos sedimentos tan profundos se consiguieron datar en unos 100 millones de años de antigüedad.

El grupo de Inagaki alimentó las muestras con diversos componentes que pueden servir de nutrientes a los microorganismos, como acetato y amoniaco. Estos nutrientes contenían distintas proporciones isotópicas para poder seguir su evolución en el sedimento. Los nutrientes despertaron a una gran variedad de bacterias que usan oxígeno, hasta el punto de que su concentración aumentó en cuatro órdenes de magnitud en solo dos meses. Es posible que estas bacterias hayan estado enterradas en los sedimentos, aprisionadas por ellos, durante cerca de 100 millones de años, en estado durmiente o como mucho con un crecimiento extremadamente lento. En el primer caso, las células habrían estado vivas desde el Cretácico medio, únicamente reparando moléculas dañadas; en el segundo, serían los descendientes directos de esas bacterias atrapadas hace 100 millones de años. Una vez colocadas en condiciones óptimas, las bacterias consiguieron recuperar una actividad metabólica más acelerada.

El estudio de Inagaki demuestra que la posibilidad de aprender a sobrevivir bajo condiciones de extrema limitación de energía es una habilidad muy extendida en la biosfera. Seguramente es una habilidad que los primeros seres vivos adquirieron pronto, ya que es una buena estrategia de supervivencia.

El análisis de la biosfera profunda se completa con el estudio de las rocas de material volcánico que se apilan por debajo aún de los sedimentos marinos (Figura 1). Las comunidades microbianas que habitan estos sedimentos todavía no se conocen en detalle, ya que son más difíciles de acceder y analizar. Pero, mientras los sedimentos marinos están densamente compactados y están compuestos por un 90% de agua, lo que impide el flujo de materiales a su través, la roca volcánica sólida presenta fisuras y poros por los que circula el agua y materia orgánica de la que se pueden alimentar los microorganismos. Por lo tanto, parece un hábitat más prometedor.

En abril de este año, un grupo liderado por Yohey Suzuki, de la Universidad de Tokio, publicó sus resultados del análisis de basaltos recogidos a 120 metros de profundidad, con una edad de hasta 100 millones de años. En las fisuras de estas rocas volcánicas, la concentración bacteriana resultó ser de hasta diez mil millones de células por centímetro cúbico, llegando a formar biofilms. La fuente de energía principal de estas comunidades es el hidrógeno liberado de las moléculas de agua al incidir sobre éstas la radiación emitida por las rocas volcánicas. ¿Podría ser este proceso el que alimentara la mayor parte de la biosfera terrestre, es decir, la biosfera profunda, y ser igualmente el combustible mayoritario de la vida en otros rincones del Universo?
Corrientes oceánicas en la zona del estudio de Inagaki
Figura 2: Corrientes oceánicas en la zona del estudio de Inagaki. Click para ampliar!
 
 
Madrid, España, 07 de Agosto de 2020.
 
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