El sistema de núcleo largo que se muestra a bordo del R / V Knorr. Cuanto más largos sean los núcleos, cuanto más profundo van, recolectando sedimentos más antiguos que registran condiciones y eventos pasados en los océanos y el clima del planeta. Crédito:Kevin King
Muy por debajo del fondo del océano los sedimentos están llenos de extraños microbios parecidos a zombis. Aunque técnicamente están vivos, crecen a cámara lenta, y pueden pasar décadas para que una sola célula se divida, algo que sus primos en la superficie hacen en cuestión de minutos. Un nuevo estudio de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI) está comenzando a desglosar cómo sobreviven al examinar su fuente de "alimento":moléculas cercanas de carbono orgánico. El estudio ayuda a comprender mejor las limitaciones de la vida en la Tierra y podría ayudar a informar cómo podría existir la vida en otros planetas.
En un artículo publicado en la edición del 21 de enero de la revista Naturaleza Geociencia , Los científicos de WHOI examinaron muestras de núcleos largos tomadas a bordo del R / V Knorr y el R / V Revelle en el medio de los océanos Atlántico norte y Pacífico sur. Al analizar los sedimentos del núcleo mediante rayos X de alta intensidad, los investigadores encontraron que contenían bajos niveles de moléculas de carbono orgánico (trozos de proteínas antiguas de organismos muertos hace mucho tiempo) conservados en sedimentos de hasta 25 millones de años.
Bajo circunstancias normales, Carbono como este sería arrebatado rápidamente por microbios. No hay mucho en los sedimentos oceánicos profundos del Atlántico y el Pacífico, haciéndolos lugares difíciles para que sobrevivan los microorganismos. Cualquier bacteria que tropezara con él sería tratada con un pequeño festín. Pero por alguna razón los microbios cercanos no están aprovechando al máximo esta ganancia inesperada.
"Desde una perspectiva de química pura, deberían poder metabolizar todo ese carbono, pero no lo son, "dice Emily Estes, autor principal del artículo, quien actualmente es investigador postdoctoral en la Universidad de Delaware. En el momento del estudio, Estes era estudiante de doctorado en el Programa Conjunto MIT-WHOI, trabajando directamente con la coautora Colleen Hansel.
Emily Estes (derecha), autor principal del artículo, y Chloe Anderson, estudiante de la Universidad de Boston, durante una expedición al norte del Océano Atlántico en el R / V Knorr. Crédito:Kevin King
La presencia de carbono es inusual, ella agrega, porque los sedimentos también contienen oxígeno. Generalmente, los tipos de microbios que prosperan allí utilizarían ambos productos químicos. El oxígeno actúa como una especie de "combustible" para el metabolismo y otras reacciones bioquímicas dentro de los organismos; el carbono proporciona materias primas para esas reacciones, y permite que las células reconstruyan sus propias estructuras y orgánulos. Pero en los sedimentos profundos, el equilibrio entre los dos es extrañamente desequilibrado.
No está claro exactamente por qué queda el exceso de carbono orgánico, Estes dice, pero su estudio ha descartado al menos una explicación existente. Investigaciones anteriores sugirieron que los microbios no estaban "comiendo" el exceso de carbono porque estaba en una forma que no podían metabolizar. Estes y sus colegas, sin embargo, encontró que el carbono orgánico está en una forma que es utilizable para los microbios y tiene esencialmente la misma estructura en todo el sedimento. En lugar de, ella dice, una respuesta más plausible es que el carbono se ha fusionado con minerales en los sedimentos, haciéndolo no disponible. También ofrece un tercer mecanismo y probablemente el más dominante:que los microbios no pueden alcanzar físicamente el exceso de carbono. En lo profundo del fondo del océano esta fuente de alimento se distribuye muy escasamente, y los microbios son demasiado lentos para buscar mucho.
Los núcleos de sedimentos de aguas profundas que se muestran divididos en mitades. Al analizar los núcleos mediante rayos X de alta intensidad, los investigadores encontraron niveles bajos de carbono orgánico dentro del sedimento de 25 millones de años que estaban compuestos de un tipo de carbono que los microbios pueden usar para obtener energía. Crédito:Kevin King
"Desde el punto de vista de un microbio, el carbono puede estar fuera de su alcance. Cuando vives en un estado sin mucha energía de sobra, como estos organismos, puede ser demasiado difícil nadar o gatear para encontrarlo, "dice Colleen Hansel, un geoquímico microbiano en WHOI.
"Lo que me emociona particularmente es que esta investigación puede ayudarnos a comprender algunas de las limitaciones de la vida en general, ya sea bajo el fondo del mar, o en otro planeta o luna, ", agrega." Al considerar las condiciones que pueden sustentar la vida microbiana extraterrestre, el entorno físico puede ser tan importante como el químico. Los microbios que viven en un entorno que tiene islas de nutrientes que están físicamente separados y con baja difusión simplemente no pueden hacer uso de esa fuente de energía para crecer ".
