Millas debajo de la superficie del océano en el oscuro abismo, vastas comunidades de microbios submarinos en aguas termales de aguas profundas están convirtiendo sustancias químicas en energía que permite que la vida de aguas profundas sobreviva, e incluso prospere, en un mundo sin luz solar. Hasta ahora, sin embargo, medir la productividad de las comunidades de microbios submarinos, o la rapidez con que oxidan los productos químicos y la cantidad de carbono que producen, ha sido casi imposible.

Un nuevo estudio realizado por científicos de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) ha revelado que estos ecosistemas basados ​​en microbios son sorprendentemente productivos y desempeñan un papel importante en el apoyo de la vida en los niveles superiores de la cadena alimentaria en las profundidades del océano, que carecen de alimentos. Ellos estiman que en todo el mundo Las comunidades microbianas de respiraderos hidrotermales de aguas profundas pueden producir más de 4, 000 toneladas de carbono orgánico cada día, la piedra angular de la vida. Esa es aproximadamente la misma cantidad de carbono en 200 ballenas azules, lo que hace que estos ecosistemas se encuentren entre los más productivos del océano por volumen. El estudio aparece en el 11 de junio de 2018, cuestión de procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Descubrimos que las comunidades microbianas que viven debajo del lecho marino en los respiraderos pueden generar cantidades similares de carbono a las conocidas comunidades de animales sobre el lecho marino, como los gusanos de tubo, que se sabe que son tan productivos como los ecosistemas de selva tropical, "dijo Stefan Sievert, microbiólogo del WHOI y autor principal del estudio. "Las importantes cantidades de carbono que estos organismos producen a diario proporcionan una importante fuente de alimento y energía para otros organismos en las profundidades marinas, donde generalmente hay mucho menos carbono disponible ". A medida que el carbono de la vida marina en descomposición se hunde de las aguas superficiales a las profundidades, las bacterias y otros microorganismos lo muerden hasta que se marchita y se convierte en cartílago marino. "Lo que desciende de la superficie a estas profundidades no es tanto, y poco digerible para la vida de las profundidades marinas, "dijo Jesse McNichol, quien realizó este trabajo como Ph.D. estudiante en WHOI y es el primer autor del estudio.

Los microbios de los respiraderos obtienen su energía para vivir y crecer a través de la quimiosíntesis, alimentándose de un cóctel químico de fluidos hidrotermales calientes que emanan de la corteza del océano. Y ellos, Sucesivamente, representan la base de la red alimentaria, proporcionar alimento para otros organismos que requieren materia orgánica preformada, al igual que los humanos.

"Entonces, los microbios juegan un papel importante al generar nuevas fuentes de carbono que otros organismos pueden consumir, ", Dijo McNichol." Basado en el área relativamente pequeña que ocupan los respiraderos del lecho marino, la productividad general es pequeña en comparación con lo que vemos en la superficie, pero un poco puede recorrer un largo camino en las profundidades del mar y también crea puntos calientes de actividad cerca de los respiraderos ".

Medir la productividad de las comunidades de microbios submarinos ha sido una tarea abrumadora. Para lograrlo, los investigadores recolectaron muestras de microbios de un sitio de ventilación bien estudiado en el East Pacific Rise conocido como Crab Spa. Los fluidos de ventilación se recolectaron en contenedores de muestreo de agua conocidos como muestreadores isobáricos herméticos a gases (IGT), que están diseñados para mantener las presiones extremas del entorno natural de las profundidades marinas donde viven los microbios. "Si lleva los muestreadores a la superficie sin mantener la presión que existe en el fondo marino, "explicó Jeff Seewald, un geoquímico de WHOI que desarrolló estos muestreadores y es coautor del estudio, "los gases disueltos en el fluido se desgasificarán, similar a cuando abres una botella de agua con gas. Esto puede cambiar la química del fluido y la actividad de los microbios ".

En el laboratorio, Las presiones y temperaturas de las profundidades marinas se mantuvieron mientras los investigadores añadían productos químicos como nitrato, gas de hidrogeno, y oxígeno gaseoso a las muestras. A través de este proceso, los científicos pudieron medir las tasas a las que los microbios consumían sustancias químicas específicas y la eficiencia con que las convertían en biomasa, un parámetro crítico para determinar la productividad del ecosistema microbiano.

Para hacerlo los científicos del WHOI se asociaron con investigadores en Leipzig, Alemania, emplear un método analítico novedoso conocido como NanoSIMS, permitiéndoles hacer coincidir las identidades de los microbios con sus tasas de producción de carbono en diferentes condiciones de incubación a nivel de células microbianas individuales, mostrando que los microbios conocidos como Campylobacteria (antes conocidos como Epsilonproteobacteria) eran los productores de carbono dominantes.

"Algunos de los microbios en las incubaciones duplicaron su población en tan solo unas horas", dijo Sievert. "Esto apunta a una biosfera submarina muy activa en los respiraderos de aguas profundas".

Dado el papel fundamental que desempeñan estas comunidades microbianas en las profundidades del océano, los científicos están buscando formas nuevas y más rutinarias de medir la productividad en millas por debajo de la superficie del mar. Recientemente, Sievert junto con el microbiólogo Craig Taylor de WHOI, el biogeoquímico microbiano Jeremy Rich de la Universidad de Maine, y los ingenieros de WHOI han recibido financiación de la National Science Foundation para desarrollar un nuevo tipo de instrumento de muestreo conocido como Vent-Sumergible Incubation Device ("Vent-SID") que complementa el enfoque basado en IGT.

"Está diseñado para incubar microbios y medir sus actividades directamente en el lecho marino, "explicó Sievert, minimizando el tiempo antes de que las incubaciones puedan comenzar después de tomar una muestra. Avanzando los científicos también planean medir la productividad microbiana en otros sitios de ventilación a través del océano global para refinar las estimaciones obtenidas en el presente estudio.

"Hemos estado estudiando un tipo de sistema de ventilación que es bastante común, pero nos gustaría ver otros sitios de ventilación donde hay una gran cantidad de otras sustancias químicas como el hidrógeno, por ejemplo, y ver si los valores de productividad cambian significativamente, "dijo McNichol.