Robinson Ridge en las islas Windmill, este de la Antártida. Este es el sitio donde los investigadores de la UNSW descubrieron por primera vez las bacterias que comen aire. Crédito:Belinda Ferrari
Los investigadores de la UNSW han descubierto que su descubrimiento anterior de bacterias que viven en el aire en la Antártida es probablemente un proceso que ocurre a nivel mundial. apoyando aún más la posible existencia de vida microbiana en planetas alienígenas.
En su primer seguimiento de un estudio de alto perfil de 2017 que mostró que los microbios en la Antártida tienen una capacidad única de vivir esencialmente en el aire, Investigadores de UNSW Sydney ahora han descubierto que este proceso ocurre en suelos en los tres polos del mundo.
Específicamente, Los investigadores encontraron que los genes objetivo responsables del fenómeno de quimiosíntesis atmosférica que descubrieron son abundantes y están ampliamente distribuidos en los suelos polares de la Antártida. Meseta ártica y tibetana en el Hindu Kush-Himalaya.
La nueva investigación se publicó en la revista Frontiers este mes y fue una colaboración entre UNSW, la División Antártica Australiana y el Instituto de Investigación de la Meseta Tibetana de China.
La autora principal del estudio, la profesora asociada Belinda Ferrari, de UNSW Science, dijo que vivir en el aire era una forma tan minimalista de sobrevivir que sus hallazgos aumentaron el potencial para que exista vida microbiana en otros planetas.
"Esto es lo que pretende hacer el Mars 2020 Perseverance Rover de la NASA:buscar signos de vida microbiana antigua en muestras de núcleos de roca y suelo marcianos". ", Dijo el profesor Ferrari.
"Una misión futura llevará las muestras a la Tierra y los científicos de la NASA analizarán el suelo de una manera similar a como lo hacemos nosotros". para intentar ver si hay algún indicador de vida ".
El profesor Ferrari dijo que los hallazgos de los investigadores significan que los microbios que usan gases traza como fuente de energía y carbono para crecer, a diferencia de la fotosíntesis que usa luz, no fue un proceso aislado de la Antártida.
"Hay ecosistemas enteros que probablemente se basan en este novedoso proceso de fijación de carbono microbiano en el que los microbios utilizan la energía obtenida de la inhalación de gas hidrógeno atmosférico para convertir el dióxido de carbono de la atmósfera en carbono, con el fin de crecer, " ella dijo.
"Creemos que este proceso ocurre simultáneamente junto con la fotosíntesis cuando cambian las condiciones, como durante el invierno polar cuando no hay luz, pero nuestro objetivo es confirmar esta hipótesis en la siguiente etapa de nuestra investigación. Entonces, Si bien se necesita más trabajo para confirmar que esta actividad ocurre a nivel mundial, el hecho de que hayamos detectado los genes diana en los suelos de los tres polos significa que este nuevo proceso probablemente ocurra en los desiertos fríos de todo el mundo, pero simplemente se ha pasado por alto hasta ahora ".
Los investigadores de la UNSW, Belinda Ferrari y Eden Zhang, recogen muestras de suelo en la península de Mitchell en la Antártida. Crédito:Catherine King
Antártico, Suelo de la meseta ártica y tibetana analizada
Los investigadores analizaron 122 muestras de suelo de 14 sitios desérticos fríos terrestres en la Antártida (Islas Windmill y Colinas Vestfold), la alta meseta ártica y tibetana, que recolectaron entre 2005 y 2019.
El autor principal del estudio, Doctorado en UNSW candidata Angelique Ray, dijo que una de las grandes preguntas que tenía el equipo cuando terminó su estudio anterior era si este nuevo proceso de quimiosíntesis atmosférica, también conocido como fijación de carbono o sumidero de carbono, estaba ocurriendo de manera similar en otros lugares del mundo.
"Entonces, esta vez hicimos un estudio global. Recolectamos la capa superior de suelo de 10 centímetros de varios sitios en los tres polos, que es la profundidad donde se encuentran la mayoría de los organismos que estudiamos, " ella dijo.
"El suelo en esos lugares está completamente congelado durante la mayor parte del año, y no hay mucho suelo porque es principalmente roca".
Los investigadores extrajeron ADN de las muestras de suelo y luego secuenciaron el ADN para detectar los genes diana responsables del proceso de fijación de carbono.
La Sra. Ray dijo que los científicos también realizaron análisis ambientales de cada lugar para medir las condiciones en las que vivían los microbios.
"Al observar los parámetros ambientales en el suelo, así es como supimos que había bajas emisiones de carbono, baja humedad y otros factores en juego, " ella dijo.
"Entonces, correlacionamos los genes diana para el proceso de fijación de carbono con los diferentes sitios y descubrimos que los lugares más secos y bajos en nutrientes (carbono y nitrógeno) tenían un mayor potencial para apoyar este proceso, que tenía sentido ".
Hallazgos para cambiar el pensamiento sobre la fijación de carbono
El profesor Ferrari dijo que los hallazgos de los investigadores cambiarían la forma en que los científicos piensan sobre las limitaciones requeridas para que exista la vida. así como también cómo se enseñó la microbiología.
Investigadores de la UNSW Sydney y la División Antártica Australiana caminan hasta un sitio en la península de Browning para recolectar muestras de suelo. En la foto aparecen Mark Raymond, Daniel Wilkins y Catherine King. Crédito:Belinda Ferrari
"Al investigar lugares fuera de la Antártida, podemos determinar cuán significativa es la contribución de esta nueva forma de quimiotrofia al presupuesto global de carbono, " ella dijo.
"Antes de descubrir este nuevo proceso de sumidero de carbono, las dos formas quimiotróficas principales conocidas eran la fotosíntesis y la quimiotrofia geotérmica; la última es donde las bacterias aprovechan compuestos inorgánicos como el sulfuro de hidrógeno para fijar el carbono. Pero ahora hemos descubierto que los genes involucrados en este proceso abundan en los desiertos fríos, aunque todavía tenemos que estudiar los desiertos cálidos, nuestro hallazgo probablemente indica que la quimiosíntesis atmosférica está contribuyendo al presupuesto global de carbono ".
El profesor Ferrari dijo que es probable que las bacterias que sobrevivieron con nada más que aire se hubieran convertido en actores clave en los entornos en los que vivían.
"Muchos de estos ecosistemas son bastante secos y pobres en nutrientes, por lo que estos lugares están dominados principalmente por bacterias, " ella dijo.
"Especialmente en los sitios originales de la Antártida oriental que estudiamos, no hay mucho más allí aparte de algunos musgos y líquenes (hongos). Debido a que estas bacterias se han adaptado para sobrevivir y tienen la capacidad de usar gases traza para vivir, su entorno los ha seleccionado para convertirse en contribuyentes importantes a sus ecosistemas ".
El profesor Ferrari dijo que los investigadores esperaban hacer nuevos descubrimientos en la fijación de carbono.
"Como parte de la siguiente fase, nuestro objetivo es aislar una de estas bacterias novedosas en el laboratorio, para obtener un cultivo puro, " ella dijo.
"Esto es difícil porque las bacterias están acostumbradas a crecer en muy poco y una placa de agar es diferente a su entorno natural. Con suerte, entonces, podemos comprender completamente las condiciones que estas bacterias necesitan para llevar a cabo este proceso único de vivir en el aire ".
