Utilizando años de datos recopilados de hábitats cubiertos de hielo en todo el mundo, un equipo de la Universidad Estatal de Montana ha logrado nuevos conocimientos sobre los procesos que sustentan la vida basada en el hidrógeno que habita debajo de las capas de hielo y los glaciares, y el papel que juegan esos microorganismos en la perpetuación de la vida a través de las edades de hielo y, tal vez, en entornos aparentemente inhóspitos de otros planetas.
El candidato a doctorado Eric Dunham, del Departamento de Microbiología e Inmunología de la Facultad de Agricultura de MSU, junto con su mentor Eric Boyd, publicaron sus hallazgos en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences esta semana. El trabajo examina las formas en que el agua y los microbios interactúan con el lecho de roca debajo de los glaciares, utilizando muestras de sedimento tomadas de glaciares en Canadá e Islandia.
«Seguimos encontrando organismos en estos sistemas que estaban respaldados por gas hidrógeno«, comenta Boyd sobre la inspiración para el proyecto. «Al principio no tenía sentido, porque no pudimos averiguar de dónde venía ese gas hidrógeno debajo de estos glaciares«.
Un equipo de investigadores, incluido Boyd, descubrió más tarde que a través de una serie de procesos físicos y químicos, el gas hidrógeno se produce cuando el lecho rocoso rico en sílice debajo de los glaciares se muele en pequeñas partículas minerales por el peso del hielo que está encima. Cuando esas partículas minerales se combinan con el agua de deshielo glacial, liberan hidrógeno.
La mayoría de la vida basada en el hidrógeno que hallamos también es anaerobia, es decir, el oxígeno la mataría
Lo que se volvió aún más fascinante para Boyd y Dunham fue que las comunidades microbianas debajo de los glaciares podían combinar ese gas hidrógeno con dióxido de carbono para generar más materia orgánica, llamada biomasa, a través de un proceso llamado quimiosíntesis. La quimiosíntesis es similar a cómo las plantas generan biomasa a partir del dióxido de carbono a través de la fotosíntesis, aunque la quimiosíntesis no requiere luz solar.
Para obtener más información sobre lo que estaban haciendo esos microbios quimiosintéticos, Dunham utilizó muestras de sedimento de los glaciares de Canadá e Islandia. Cultivó muestras de los organismos vivos encontrados en el sedimento en un laboratorio, observándolos durante varios meses para ver si continuaban creciendo en el ambiente simulado.
«Los organismos en los que estábamos interesados dependen del gas hidrógeno como alimento para crecer, y la mayoría también son anaerobios, es decir, el oxígeno los mataría«, afirma Dunham, quien es originario de Billings y pronto comenzará el último semestre de sus estudios de doctorado. «Uno de los pasos más críticos en la preparación de estos experimentos, y el elemento más estresante, fue meter esas muestras en botellas y eliminar todo el oxígeno lo más rápido posible, para no matar a los organismos que estaba tratando de estudiar”.
Durante meses de preparación y observación de cultivos microbianos, Dunham descubrió que no sólo era posible rastrear el crecimiento de las comunidades microbianas en el entorno del laboratorio, sino también que el tipo de lecho de roca subyacente a un glaciar influía en la cantidad de gas hidrógeno que se producía, lo que a su vez conducía a la presencia de comunidades microbianas mejor adaptadas para metabolizar el hidrógeno. Las muestras tomadas del glaciar Kötlujökull en Islandia, que se asienta sobre el lecho de roca basáltica, produjeron mucho más gas hidrógeno que las muestras del glaciar Robertson en Alberta, Canadá, que tiene un lecho de roca de carbonato debajo.
A medida que utilizan ese gas hidrógeno para generar energía, según Boyd, los microbios también extraen dióxido de carbono del aire para crear biomasa, replicarse y crecer. Esa capacidad de «fijar» el carbono es un proceso crítico de regulación del clima, otra similitud con la fotosíntesis en las plantas.
Quizá sería buena idea replantearse los modos posibles de vida microbiana en otros planetas y lunas
«Teniendo en cuenta que los glaciares y las capas de hielo cubren aproximadamente el 10% de la masa terrestre de la Tierra en la actualidad, y una fracción mucho mayor en ocasiones en el pasado del planeta, es probable que las actividades microbianas como las que midió Eric hayan tenido un impacto importante en el clima de la Tierra, hoy y en el pasado«, comenta Boyd. «Sabemos desde hace un tiempo que los microorganismos que viven debajo de las capas de hielo o los glaciares pueden fijar el carbono, pero nunca entendimos realmente cómo. Lo que demuestra el trabajo pionero de Eric es que estos organismos no sólo son completamente autosostenibles en el sentido de que pueden generar su propio carbono fijo, tampoco necesitan la luz solar para hacerlo como el resto de la biosfera con la que estamos familiarizados«.
Mirando más lejos a los otros planetas de nuestro sistema solar, Boyd señala dos de los elementos críticos que buscan los científicos al evaluar la habitabilidad son el agua y una fuente de energía. El nuevo conocimiento de que las comunidades microbianas autosostenibles pueden florecer en entornos helados a través de la generación de gas hidrógeno es un paso fundamental hacia la identificación de entornos potencialmente habitables en otros planetas.
«Hay mucha evidencia de hielo y glaciares en otros planetas«, afirma. «¿Son habitables? No lo sabemos. ¿Podría haber microbios viviendo bajo capas de hielo en planetas con lecho rocoso similar a los que estudió Eric? Absolutamente. No hay razón para pensar lo contrario«.
Para Dunham, cuya investigación de pregrado y posgrado se centró en las ciencias de la salud y la virología antes de pasar a la biogeoquímica, la parte más gratificante del nuevo descubrimiento es explorar cómo los diversos procesos de la Tierra encajan e influyen entre sí de maneras que la comunidad científica apenas está comenzando a descubrir.
Fuente: PNAS.
