Los investigadores de ETH han analizado células bacterianas marinas individuales para mostrar que los procesos metabólicos dentro de ellas determinan la cantidad de gas que liberan. que está involucrado en la formación de nubes.

Los meteorólogos saben desde hace casi 50 años que el proverbial batir de las alas de una mariposa puede desencadenar un huracán en un lugar completamente diferente. El teórico del caos Edward Norton Lorenz acuñó el término "efecto mariposa" en 1972 para describir el entendimiento de que los cambios mínimos en las condiciones iniciales pueden tener un gran efecto en el desarrollo posterior de los sistemas dinámicos.

Los océanos son los pulmones de la tierra

Pero ahora los resultados del grupo de investigación dirigido por Roman Stocker del Instituto de Ingeniería Ambiental de ETH Zurich sugieren que en el futuro, Los meteorólogos tendrán que prestar atención no solo a las mariposas sino también, y sobre todo, a las bacterias que viven en los océanos. "Hemos mostrado las circunstancias bajo las cuales estas bacterias liberan un gas que juega un papel central en la formación de nubes, "Dice Stocker.

En su trabajo, que acaba de ser publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza , los investigadores observaron los microorganismos que se alimentan de los productos metabólicos del fitoplancton marino. Este término abarca una amplia variedad de algas microscópicas que juntas realizan más fotosíntesis que todas las plantas. Eso significa que los verdaderos pulmones de la tierra no son los bosques, pero los océanos:alrededor de la mitad del oxígeno de la atmósfera terrestre se produce allí. Cada año, el fitoplancton también produce más de mil millones de toneladas de una sustancia llamada dimetilsulfoniopropionato, o DMSP para abreviar.

Olor a mar

"DMSP satisface el 95 por ciento de la demanda de azufre de las bacterias marinas y el 15 por ciento de la demanda de carbono bacteriano, "dice Cherry Gao, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el grupo de Stocker. Para convertir DMSP en biomasa, las bacterias tienen dos vías metabólicas diferentes:si las desmetilan, utilizan tanto el azufre como el carbono; si, sin embargo, lo escinden en varias moléculas pequeñas, utilizan sólo el carbono, mientras que el azufre se escapa a la atmósfera en forma de sulfuro de dimetilo (DMS). "DMS es el responsable del olor típico del mar, "Dice Stocker. Además, El DMS juega un papel fundamental en la formación de nubes como fuente de núcleos de condensación de nubes alrededor de los cuales se puede condensar el vapor de agua.

Hasta ahora, los científicos no entendieron qué llevó a las bacterias a optar por una vía metabólica u otra. El equipo de investigación de Stocker modificó genéticamente una bacteria marina de la especie Ruegeria pomeroyi para que presentara fluorescencia en diferentes colores según el proceso bioquímico que utilizó para transformar el DMSP. Esto permitió a los investigadores demostrar que a bajas concentraciones de DMSP, las bacterias dependen principalmente de la desmetilación, mientras que a altas concentraciones de unos pocos micromoles por litro, domina el proceso de escisión.

Echando un vistazo más de cerca

La concentración media de DMSP en el agua de mar es sólo de unos pocos nanomoles por litro. Bajo estas circunstancias, la vía metabólica de escisión es de importancia insignificante; las bacterias utilizan el azufre para su crecimiento y no se produce la formación de nubes. "Pero el promedio, es decir, la concentración de DMSP que se encuentra en un cubo grande simplemente sumergido en el mar con el método de medición convencional, cuenta solo la mitad de la historia, Stocker dice:"La otra mitad se revela solo en una inspección más cercana".

Porque dondequiera que florece el fitoplancton, Las concentraciones de DMSP pueden ser miles de veces más altas. Parece que las bacterias marinas se han adaptado a esta distribución desigual de DMSP en el agua de mar. Si crecen en las inmediaciones de las algas microscópicas, comienzan a escindir el DMSP. "Por lo tanto, la extensión de la formación de nubes también puede depender en última instancia de los detalles de la interacción de las algas y las bacterias en el mar, "Dice Stocker.