La abundante diversidad biológica y mineral del Río Grande Rise, un monte submarino en las profundidades del Océano Atlántico alrededor de 1, 500 km de la costa de Brasil, probablemente se deba, en gran parte, a criaturas microscópicas poco conocidas.

Investigadores afiliados al Instituto Oceanográfico de la Universidad de São Paulo (IO-USP), colaborando con colegas del Centro Nacional de Oceanografía del Reino Unido, investigó los microorganismos que habitan en las costras de ferromanganeso del monte submarino y concluyó que las bacterias y arqueas son probablemente responsables de mantener la abundante vida local, además de estar involucrado en el proceso de biomineralización que forma los metales presentes en las costras.

Un artículo publicado en la revista Ecología microbiana describe el estudio, que fue financiado por la FAPESP y el Consejo de Investigación del Medio Ambiente Natural (NERC) del Reino Unido.

En 2014, la Autoridad Internacional de los Fondos Marinos (ISA) otorgó a Brasil una concesión de 15 años de derechos de explotación minera para el Río Grande Rise. Compuesto por 167 estados miembros más la Unión Europea, la ISA tiene el mandato de organizar, en virtud de la Convención de las Naciones Unidas sobre el Derecho del Mar, regular y controlar todas las actividades relacionadas con los minerales en el área de los fondos marinos internacionales, que corresponde a aproximadamente el 50% del área total de los océanos del mundo.

"Se sabe muy poco sobre la biodiversidad del área o sobre el impacto de la minería en sus ecosistemas, "dijo Vivian Pellizari, profesor de IO-USP e investigador principal del estudio.

El estudio fue parte de un Proyecto Temático apoyado por FAPESP. El artículo es uno de los resultados del Ph.D. investigación de Natascha Menezes Bergo, actualmente es becaria de investigación postdoctoral en IO-USP.

"Aunque el proceso conocido como biomineralización microbiana es bien conocido, no se había probado la oxidación y precipitación del manganeso, y no teníamos idea de cómo ocurrió en las áreas oceánicas. En julio de 2020, sin embargo, un artículo de investigadores estadounidenses fue publicado en Naturaleza mostrando por primera vez que las bacterias usan manganeso para convertir dióxido de carbono en biomasa a través de un proceso llamado quimiosíntesis, "dijo Bergo, que participó en la recolección de muestras en 2018 en el buque de investigación del Reino Unido RRS Descubrimiento .

"Una de estas bacterias, que pertenece al grupo Nitrospirae, estaba presente en las secuencias de ADN que extrajimos de muestras de corteza recolectadas en Rio Grande Rise. Esta es una fuerte evidencia de que los metales se forman no solo por un proceso geológico, sino también mediante un proceso biológico en el que los microorganismos juegan un papel importante, "ella anotó.

Además de hierro y manganeso, las costras son ricas en cobalto, níquel, molibdeno, niobio, platino, titanio y telurio, entre otros elementos. El cobalto es esencial para la producción de baterías recargables, por ejemplo, y el telurio es un insumo clave para la producción de células solares de alta eficiencia. A finales de 2018, Brasil solicitó a la ISA una extensión de su plataforma continental para incluir el Río Grande Rise.

En otras partes del mundo áreas similares que se han estudiado durante más tiempo con los mismos objetivos incluyen la zona Clarion-Clipperton y el monte submarino Takuyo-Daigo, ambos en el Pacífico Norte, así como el Tropic Seamount en el Atlántico Norte.

Formación

El Rio Grande Rise tiene un área de unos 150, 000 km ² , tres veces el tamaño de Río de Janeiro, y profundidades que van desde 800 ma 3, 000 m. Formado cuando las actuales África y América del Sur se separaron del supercontinente Gondwana entre hace 146 millones de años (mya) y 100 mya, The Rise fue una isla que se hundió unos 40 millones de años, probablemente debido al peso de un volcán y su lava y al movimiento de las placas tectónicas.

En una de sus expediciones de 2018, los investigadores recolectaron de una parte de las muestras Rise de las costras de ferromanganeso y de los esqueletos de coral que viven en ellas, así como roca calcarenita y biopelículas en las superficies de las costras. Estas biopelículas son comunidades microbianas estructuradas envueltas en sustancias que secretan para protegerse de amenazas como la falta de nutrientes o toxinas potenciales.

"Encontrar biopelículas fue una sorpresa interesante, ya que es un indicador de un proceso de biomineralización incipiente, ", Dijo Bergo." Encontramos los mismos microorganismos en nuestra biopelícula, coral, muestras de calcarenita y costras. La única diferencia fue la edad de las superficies. El coral es más reciente que las costras, y la biopelícula es aún más joven ".

Un total de 666, Se recuperaron 782 secuencias de ADN de las muestras. Las bacterias y arqueas encontradas por los científicos pertenecen a grupos que se sabe que están involucrados en el ciclo del nitrógeno mediante el cual el amoníaco se convierte en nitrito y nitrato. y por tanto servir como fuente de energía para otros microorganismos. Además de Nitrospirae, encontraron otros procariotas como la clase Archaeon Nitrososphaeria. La secuenciación de las muestras también reveló grupos involucrados en el ciclo del metano como Methylomirabilales y Deltaproteobacteria.

Los resultados amplían la comprensión de los científicos sobre la diversidad microbiana y los posibles procesos ecológicos que se encuentran en las costras de ferromanganeso del lecho marino del Atlántico sur. También contribuirán a la futura regulación de posibles actividades mineras en el área del Río Grande Rise.

"A medida que se quitan las costras, la circulación local probablemente cambiará y esto, Sucesivamente, cambiará el suministro disponible de materia orgánica y nutrientes, y de ahí el microbioma local y toda la vida asociada a él, "Dijo Bergo." Además, las costras crecen 1 mm cada 1 millón de años en promedio, para que no haya tiempo para la recolonización. No es casualidad que recientemente se hayan publicado tantos estudios sobre cómo evaluar y mitigar el impacto de la minería en aguas profundas ".