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Unos microbios que gustan de las altas temperaturas pueden ofrecer claves sobre el origen de la vida en nuestro planeta.

A lo largo de los últimos 20 años, los científicos han acariciado la idea de que la mayor parte de la vida de nuestro planeta habita no sobre la superficie, sino debajo de su suelo. La teoría ha impulsado nuevas ideas sobre los orígenes de la vida sobre la Tierra y sobre dónde buscarla en otros planetas.

La corteza terrestre se va calentando a medida que se va acercando al núcleo de hierro-níquel fundido que se cree existe en el centro de nuestro planeta. Una de las preguntas que se hacen los científicos que estudia la vida en la corteza terrestre es: ¿cuál es la temperatura demasiado elevada como para que sobreviva la vida?.

Como los científicos piensan que en algún momento la Tierra estuvo casi totalmente fundida, la respuesta a esta pregunta puede derramar luz sobre cuán pronto pudo la vida comenzar a evolucionar en nuestro mundo.

izquierda: El microbio conocido como “Variedad 121”, que fue descubierto en los súper-calientes conductos hidrotermales submarinos, prospera a temperaturas cercanas a los 121ºC, y respira óxido. En el tubo de ensayo de la izquierda, un imán atrae la magnetita, el sub-producto de la respiración del óxido de hierro por la Variedad 121, y ofrece un signo indicador de vida en el tubo. En el tubo de ensayo de la derecha, no se encuentra el microbio.
Imagen Cortesía Derek Lovley, Universidad de Massachusetts, Amherst

“Si la Tierra tuvo que enfriarse hasta llegar a una temperatura en la que la vida fuera posible, existe la probabilidad de que una forma de vida adaptada a las altas temperaturas pudiera haber existido mucho antes”, dijo Derek Lovley, un microbiólogo de la Universidad de Massachusetts, Amherst.

Buena parte de esta vida de debajo de la corteza, a la que los científicos se refieren como biomasa, son microbios que utilizan el hidrógeno y minerales como el hierro como fuentes de energía, del mismo modo en que los humanos utilizamos el oxígeno y los alimentos para obtener nuestra energía.

Lovley está en el frente de batalla de la investigación sobre tales microbios. Ha descubierto docenas de especies diferentes, incluyendo a la Variedad 121, un microbio que vive a 121ºC, la más alta temperatura conocida hasta ahora en la que exista vida.

La habilidad de crecer a 121ºC resulta significativa, puesto que por más de un siglo ha sido la utilizada para esterilizar los equipos médicos. Los científicos pensaban que unas temperaturas tan altas eliminarían todas las formas de vida.

“Es una especie de marca”, dijo Lovley. “Es como quebrar los cuatro minutos para la milla”.

La Variedad 121, que queda adormecida a temperaturas inferiores a los 80ºC, vive en ambientes conocidos como conductos hidrotermales en el lecho oceánico. Estos conductos, o ventilas, escupen hidrógeno y agua caliente rica en minerales desde las profundidades de la corteza terrestre, hacia la superficie.

Por muchos años, los científicos han sabido de otros microbios que sobreviven en y alrededor de los conductos hidrotermales, a temperaturas superiores a los 100ºC. La Variedad 121 sencillamente “abre un poco más esa ventana en que la vida puede existir”, dijo Lovley.

Jack Farmer, un astrobiólogo de la Universidad del Estado de Arizona en Tempe, dijo que esta apertura de la ventana de la vida sobre la Tierra, expande el potencial para que la vida se desarrolle y persista en otros lugares del sistema solar, y aún más allá.

“A medida que se incrementa el límite de temperatura que permite la vida, se abren nuevas oportunidades para ambientes habitables, y los ambientes hidrotermales sub-superficiales están entre los más importantes”, dijo Farmer.

“El Taladro del Hombre Pobre”

John Delaney, un geólogo marino de la Universidad de Washington en Seattle, dirigió la expedición que trajo a la superficie el trozo de conducto hidrotermal en el cual se aisló la Variedad 121.

Delaney expresó que el examen de tales ambientes dio a los investigadores una instantánea de como es la vida en las profundidades de la corteza terrestre, en donde las temperaturas son más altas. “Nuestra forma de hacerlo fue un “programa de taladrado de hombre pobre”, dijo.

El equipo expedicionario utilizó un submarino a control remoto para cortar y traer a la superficie un trozo de ventila hidrotermal de la Cordillera Juan de Fuca, que se encuentra a unos 320 kilómetros mar adentro, frente a Puget Sound, en Washington, y a unos 2,5 kilómetros de profundidad en el Océano Pacífico.

El lecho marino en Juan de Fuca es frío, aproximadamente unos 2ºC. Pero debajo del suelo, la temperatura se eleva gradualmente hasta llegar a ser, eventualmente, muy caliente.

“Si se trasladan esas condiciones haciendo que llegue agua caliente por una fisura, se construirá una chimenea sulfhídrica”, dijo Delaney. “Y esta chimenea sulfhídrica será muy fría en su exterior (dos o tres grados), pero en el interior podrá llegar a tener hasta 300ºC”.

Un trozo de una de estas chimeneas, o ventilas hidrotermales, es lo que Delaney y su equipo trajeron a la superficie..

“Imaginamos que podríamos ver diferentes clases de microbios en las paredes a medida que se iba haciendo más y más caliente, y que muy pronto ya no habría más microbios por ahí... lo que indicaría un límite para la vida en esas condiciones”, dijo.

Límites y Orígenes

Los microbios que viven en esos ambientes que carecen de carbono orgánico son conocidos como arqueas, que literalmente significa “antiguas”. Las arqueas son genéticamente diferentes de otras bacterias aparentemente similares que necesitan de la fotosíntesis y de la materia orgánica para sobrevivir.

El descubrimiento de la Variedad 121 impulsa la teoría sostenida por algunos científicos de que las primeras formas de vida sobre la Tierra eran las arqueas que podían sobrevivir en altas temperaturas a través de reacciones químicas con el hidrógeno y el hierro.

“Parecería haber ramas más cercanas a lo que fue nuestro más antiguo ancestro de la vida existente”, dijo Lovley. “Todas son hiper-termófilas que sobreviven a altas temperaturas”.

Muy pronto en la historia de la Tierra, de acuerdo a Delaney, ocurrieron erupciones volcánicas en el lecho oceánico, a medida que el núcleo del planeta se separaba de la corteza. Estas erupciones pudieron haber permitido la mezcla del hidrógeno y de minerales como el hierro y el azufre, donde los microbios podrían prosperar.

“Ese puede ser uno de los caminos que toma el origen la de vida”, dijo Delaney. Si este es el caso, agregó, entonces el estudio de los conductos hidrotermales es un paso en el proceso del entendimiento acerca de cómo podría funcionar la dinámica de un sistema de ese tipo.

Y la comprensión del funcionamiento de dicho proceso en la Tierra podría ayudar en la búsqueda de vida en otros planetas.

Farmer, el astrobiólogo de la Universidad del Estado de Arizona, dijo: “Al fin y al cabo, los sistemas hidrotermales estaban diseminados por todo el sistema solar primitivo, y se piensa que todavía están presentes en la sub-superficie de muchos otros objetos del sistema solar actual, como ser Marte, Europa, y aún en el interior de los grandes asteroides”.

Así que quizás la pregunta para los científicos no sea si hay vida en otros planetas, sino si hay vida dentro de ellos.
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NOTAS DEL TRADUCTOR
Ventilas Hidrotermales: Las ventilas o conductos hidrotermales son plumas de agua caliente que surgen de rocas y fracturas a lo largo del fondo oceánico, especialmente en las regiones de formación de suelo marino, como ser las cordilleras oceánicas y los valles de fractura (”rift valleys”). La formación de ventilas hidrotermales y las comunidades de organismos que dependen de ellas son hoy en día un área de intensa investigación.

Junto con el agua, las ventilas hidrotermales transportan una gran variedad de minerales, presumiblemente por la disolución de los compuestos químicos de las rocas en lo profundo de las ventilas. Cuando entran en contacto con el agua fría del fondo del mar, estos minerales se precipitan y forman depósitos sobre las rocas que los rodean.

derecha: Las estructuras sulfhídricas se forman por precipitación y cristalización. Aquí se ven varias fumarolas o chimeneas en una estructura llamada “Sitio de la Ventila Monolito”. Esta hermosa estructura se encuentra localizada en la Cordillera de Juan de Fuca, a 44º58´ norte y 130º14´ oeste.
Crédito: Dr. Michael Perfit, Universidad de Florida / NOAA Vents Program

A raíz de esto, se reconocen varias formas de ventilas. Las fumarolas negras son las emiten corrientes oscuras de partículas, que a menudo son ricas en sulfitos, plomo, cobalto, zinc, cobre y plata. Las fumarolas blancas eyectan corrientes con partículas de yeso y zinc, en lugar de sulfitos, y contienen cantidades menores de hierro y cobre. Existen otras variedades también diferenciadas por el tipo de productos químicos en particular que arrastran en su corriente.

Hasta el momento de su descubrimiento, se pensaba que los organismos que vivían en lo profundo del mar, dependían de una “lluvia” constante de alimentos que llegaba desde arriba, es decir, de las regiones iluminadas del océano, con una cadena de alimentación similar a la de tierra firme, donde en última instancia todo el alimento proviene de las plantas que lo generan a partir de la fotosíntesis.

Sin embargo, junto a los conductos hidrotermales encontraron toda una nueva biozona, en la que organismos adaptados al efecto sobreviven en otra cadena alimenticia, en la base de la cual se encuentra una clase especial de bacterias, llamadas quimioautótrofas (de “quimio” = fuente de energía química; “auto” = a sí mismas; “trofo” = tipo de alimentación), y que son capaces de utilizar la energía de los productos químicos liberados por las ventilas para sintetizar los compuestos de carbono que requieren para crecer y reproducirse

- h.r.b. -

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Web Site: National Geographic News
Artículo: “ Heat-loving Microbes Offer Clues to Life´s Origins ”
Autor: John Roach
Fecha: Mayo 31, 2004

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Para Astroseti.org: Heber Rizzo Baladán

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