Por Lee J. Siegel

En años recientes, los investigadores han descubierto que la vida también se desarrolla en otros ecosistemas mucho más fríos, de las obscuras profundidades marinas además de en los respiraderos o grietas hidrotérmicas.

Las grietas hidrotérmicas a lo largo de los riscos submarinos han llamado la atención de los científicos que estudian los ambientes extremos de la Tierra - y lo que esto puede significar para encontrar expectativas de vida en otras partes del sistema solar.|

Pero en años recientes, los investigadores descubrieron que la vida también crece en otros ecosistemas mucho más fríos, en las obscuras profundidades marinas. Estos hábitats se crean en lugares donde las grietas de los sedimentos antiguos permiten al gas natural (el metano) filtrarse en el suelo del océano ascendiendo desde los depósitos enterrados para formar hielos de metano conocidos como hidratos de gas ó hidrocarburos.

Éstas "filtraciones de metano " se encuentran por todas las vertientes continentales entre los 500 a 1,000 metros (1,640 a 3,280 pies) bajo las olas. Allí, dónde las presiones son 50 veces mayores que en la superficie de la Tierra, el gas natural comprimido queda atrapado en un enrejado de cristales de hielo para formar hidrocarburos a temperaturas de 7 grados Celsius (45 grados Fahrenheit) o más cálidas aun, dependiendo de la estructura del cristal. Los hidrocarburos se acumulan en capas y montículos de tierra de varios metros de alto.

Para estudiar el ecosistema en y alrededor de los hidrocarburos, dos docenas de científicos viajaron a bordo del navío Seward Johnson por el Golfo de México durante casi tres semanas en el mes de julio pasado. Los principales científicos de la expedición eran Patricia Sobecky y Joseph Montoya del Instituto de Tecnología de Georgia; Ian MacDonald, un oceanógrafo de la Universidad Texas A&M; y Mandy Joye, biogeoquímica de la Universidad de Georgia.

El equipo también visitó otro tipo de fondo marino frío, un ecosistema dónde la sal rezuma para formar pozos de salmuera. Las pozas son charcos de agua de sal – de 60 metros (200 pies) de ancho y más grandes – que se juntan en depresiones submarinas y son cinco veces más saladas que el agua del mar circundante. El Golfo se asienta sobre estas camas de sal maciza, que se formó cuando un mar ancestral se secó hace unos 208 a 146 millones de años durante el Período Jurásico. Cuando el mar volvió, los sedimentos enterraron la sal que a menudo va asociada con los sedimentos ricos en hidrocarburos. La sal suelta se alzó provocando que los sedimentos conjuntos de sal, metano y aceite subieran a la superficie del mar. El metano se filtró y las pozas de salmuera sirvieron de puerto para las reuniones de distintas clases de organismos vivientes, aunque el metano también se encuentra en algunas hoyas de salmuera.

Sin luz para la fotosíntesis, las bacterias y las arqueas realizan en el Golfo de México una “quimiosíntesis" cerca de las filtraciones de metano y de las pozas de salmuera convirtiendo al metano y al sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico) en comida para organismos mayores. Alrededor de las filtraciones se encuentran mejillones, almejas, gambas y gusanos tubulares, así como gusanos de hielo que se introducen en los hidrocarburos. Sólo los microbios pueden sobrevivir dentro de las pozas de salmuera, pero los mejillones florecen en los bordes.

"En la Tierra tenemos una abundancia de hábitats en las profundidades marinas en dónde un ecosistema primario es el hielo del metano, " Joye dice. "En este ambiente áspero y extremo florece una vida microbiana abundante. No es demasiado difícil imaginarse que organismos simples similares pudieran haber evolucionado en los ambientes extraterrestres con ecosistemas similares.

Hasta el descubrimiento de las grietas hidrotérmicas bajo el mar y las filtraciones de metano, "las profundidades marinas se veían como un desierto", dice Joye. "Ahora sabemos que hay oasis en el fondo marino dónde la diversidad de vida es similar a lo que nosotros vemos en un pantano salino. En lugar de alimentarse por fotosíntesis, éstos ecosistemas del fondo marino se alimentan por quimiosíntesis - la producción de materia orgánica a partir de la oxidación inorgánica."

Colleen Cavanaugh bióloga de la Universidad de Harvard dice que los mismos productos químicos que nutren de vida al fondo marino alrededor de las filtraciones de metano frío hacen posible la vida cerca de las grietas hidrotérmicas.

"Son el metano y el sulfuro de hidrógeno - no el calor – los que mantienen la fuente de energía para las bacterias que están en la base de la cadena alimenticia", dice ella.

En el Golfo, los mejillones crecen cerca de pozas de salmuera en los fondos marinos. Las bacterias viven en las agallas de los mejillones en una relación simbiótica. Las bacterias transforman el metano y lo convierten en nutrientes que nutren a los mejillones.

De una manera similar, las bacterias que viven en los sedimentos del fondo marino cerca de donde el metano rezuma convierten a los hidrocarburos en sulfato y en gas sulfhídrico, que huele a huevos podridos. Los gusanos tubulares absorben este gas junto con oxígeno y lo facilitan a otras bacterias que viven simbióticamente dentro de los gusanos. Estas bacterias, a su vez, utilizan estos productos químicos para producir nutrientes - el carbono orgánico - para los gusanos tubulares, dice MacDonald.

Los gusanos de hielo rosas, de 1 a 2 pulgadas de largo, se meten en los montículos de metano congelado. Esta extraña especie de gusano segmentado desprovisto de ojos se descubrió en 1997. No se conoce todavía cómo - o si - ellos usan los hidrocarburos como comida, aunque los investigadores sospechan que pueden apacentarse de bacterias que, a su vez, obtengan nutrientes del hielo del metano. Los gusanos de hielo pertenecen a la misma familia de los gusanos desprovistos de ojos encontrados cerca de las grietas hidrotérmicas en el Océano Pacífico.

El verano pasado, MacDonald y los otros investigadores realizaron 17 inmersiones en este extraño medio utilizando el sumergible Johnson Sea-Link II para cuatro personas, provisto con cámara, luces, un brazo de robot y un dispositivo para tomar muestras del centro del hielo del metano.

"Se ven arbustos gigantes de gusanos tubulares", dice Sobecky, un microbiólogo marino. "Se ven brotes de burbujas de aceite o burbujas de gas del fondo marino. Se ven extensiones de mejillones. Algunas gambas, escondiéndose en salientes expuestas o en capas de hidrato."

Los investigadores tienen años por delante antes de que ellos deduzcan los detalles de cómo funciona la vida en las oscuras profundidades alrededor de las grietas de metano. Todavía están analizando sedimentos, centros de hielos de metano-agua y otras muestras.

Joye dice que los organismos tienden a ser más pequeños cerca de las filtraciones de metano que los que están cerca de aberturas hidrotérmicas, aún así hay similitudes. "Los gusanos tubulares son de la misma familia" en ambos ambientes, dice ella. "El mejillón de las aberturas hidrotérmicas tiene un pariente cercano que está presente en los lugares fríos de filtraciones." Y en ambos, aberturas calientes y frías, los organismos más grandes como los gusanos tubulares y los mejillones albergan bacterias simbióticas.

Joye piensa que puede haber posibles ecosistemas extraterrestres que se parezcan a aquéllos de las filtraciones de metano y donde hay pozas de salmuera. Estarían dominados por microbios, no necesitarían luz del sol y requerirían sólo moléculas químicas simples.

Sobecky dice: "El hecho de que veamos vida en ambientes que rezuman metano en el fondo marino de la Tierra, posiblemente nos dé una evidencia de ambientes similares en el presunto suelo del océano de la luna de Júpiter, Europa, cubierta de hielo. Entendiendo cómo se adaptan las bacterias a estos ambientes extremos en la Tierra nos proporcionaría pistas de qué es lo que debemos buscar en los océanos de la luna Europa."

Joye especula que el fondo del océano de Europa podría contener aberturas hidrotérmicas y filtraciones del metano frío – tal y como sucede en los fondos marinos de la Tierra. Es más probable que la vida microbiana se originase cerca de las aberturas calientes porque el calor acelera las reacciones químicas y estimula la síntesis abiótica de los compuestos orgánicos simples, dice Joye. Pero ella cree que algunos de los microbios podrían apilarse en los hidrocarburos y adaptarse al ambiente frío.

"En cualquier parte de la Tierra en que las personas han buscado en los hidrocarburos para encontrar vida microbiana, lo han encontrado", Joye dice.

Los depósitos de hidrocarburos en la tierra son inmensos. "Están por todas partes", dice MacDonald, agregando que si todo el carbono de hidrocarburos, plantas, animales, aceite y carbón de la Tierra fuesen combinados, el carbono orgánico en los hidrocarburos gaseosos formase aproximadamente un 60 por ciento del carbono."

MacDonald dice que los hidrocarburos se han encontrado casi por todas partes en las que los científicos han estudiado las laderas continentales de la Tierra. Dentro de los 320-kilómetros (200 millas) del límite territorial de costa (de E.E.U.U.) desde Carolina del Norte a la punta sur de Florida solamente, los investigadores han estimado que los hidrocarburos podrían cubrir más de 130,000 kilómetros cuadrados (más de 50,000 millas cuadradas).

MacDonald dice que a los científicos les faltan datos para decir si las aberturas calientes o las filtraciones del metano frío sustentan globalmente más vida unas que otras. Las aberturas hidrotérmicas activas probablemente cubran una menor superficie del fondo marino que el metano helado, dice él. Aún así la biomasa rodea las aberturas calientes, mientras el metano que se rezuma probablemente sustente menor vida ya que mucho del metano queda de forma que no ofrece el suficiente potencial como fuente alimenticia al estar atrapado dentro de los hidrocarburos, agrega MacDonald.

Mientras que el ambiente alrededor de las filtraciones de metano puede ser análogo a los posibles ecosistemas de la luna Europa, Joye dice que las pozas de salmuera del suelo marino son similares a los lagos actuales carbonatados y quizás a los lagos o mares ancestrales de Marte. Las aguas ancestrales se habrían vuelto más salinas a medida que el clima de Marte se volvió más secó y se enfrió, y más alcalino a medida que el anhídrido carbónico se disolvió en el agua para formar bicarbonato.

"Si usted piensa en lagos alcalinos carbonatados - u océanos de Marte - simplemente son sistemas hipersalinos ricos en carbonatos- al igual que los fondos marinos y todos están dominados por abundante vida microbiana, dice Joye.

Ella nos dice que los océanos ancestrales de la Tierra “pudieron haber sido muy similares a los mares ancestrales en Marte” por lo tanto la vida en la Tierra pudo desarrollarse por igual cerca de la superficie oceánica o cerca del fondo marino hidrotermal.

Pero hay un gran problema al que se enfrentan aquéllos que ven las fisuras de metano y las pozas de salmuera como análogos para la vida extraterrestre. La mayoría de las bacterias en esos ambientes - particularmente las que viven de forma simbiótica con los gusanos tubulares y mejillones - requieren de oxígeno para poder oxidar el metano, y producir comida y energía, dice Cavanaugh. Los investigadores sospechan que otros mundos tendrán un suministro inadecuado de oxígeno para los microbios que consumen metano.

Pero la evidencia química y microbiológica en sedimentos cerca de metano muestra que las bacterias y las arqueas trabajan juntas para oxidar metano sin oxígeno molecular. "La existencia de tales microbios anaerobios sería más esencial en otros planetas" que los microbios que consumen oxígeno, dice Cavanaugh.

Joye indica que hay suficientes compuestos que contienen oxígeno y que podrían ser usados por los microbios para oxidar anaeróbicamente el metano en otros mundos. Cavanaugh dice que aún así se requerirían otros procesos para poder reoxidar tales compuestos, que de otra manera se acabarían y la vida llegaría a un punto de paro.

En el Océano Pacífico frente a Oregón y en el Golfo de México, los científicos han encontrado bacterias y arqueas que viven juntos en grupos microscópicos o "consorcios" que convierten metano en comida sin usar oxígeno.

"Esto nos ofrece modelos para los posibles procesos microbiales en otros planetas", dice MacDonald.

Joye dice que los investigadores no saben todavía cómo este sistema sé "re-oxida", aunque "posiblemente sea a través de óxidos metálicos reactivos. Muchas personas están intentando deducir esta posibilidad.”

¿Qué viene después?

Las pozas de salmuera y las hendiduras donde rezuma metano pueden ser sólo un intento superficial en lo que se refiere a vida bajo el mar. MacDonald dice que las fallas y otras canalizaciones que producen filtraciones de hidrocarburo muestran "que el sistema está abierto hacia las profundidades más impresionantes. Hay comunicación entre el suelo marino y el interior de la Tierra que se extiende a miles de metros de profundidad... Condiciones similares a aquéllas que vemos en el fondo marino ampliado con profundidad. Si las comunidades microbianas pueden o no sobrevivir bajo esas condiciones es una pregunta intrigante."

Joye dice que algunos investigadores están proponiendo taladrar a cientos de metros de profundidad para estudiar cualquier microbio que se mantenga de hidrocarburos que se cuelan a través de esta "profunda biosfera".