Nos comparten hoy el presente artículo, escrito por Danielle Torrent Tuckesr, publicado el 14 de julio de 2022 en la Standford Earth Matters Magazine de Standford University y traducido por nosotros para este espacio.
En este documento se nos informa que en lugar de verse influenciadas sólo por las condiciones ambientales, las comunidades microbianas del subsuelo profundo pueden transformarse debido a los movimientos geológicos. Concluyen que estos hallazgos aumentan nuestra comprensión de los microorganismos del subsuelo, los cuales son sumamente importantes ya que comprenden hasta la mitad de todo el material vivo del planeta. Veamos qué nos comentan los investigadores al respecto…
En el subsuelo profundo que se sumerge en la Tierra por kilómetros, los organismos microscópicos habitan extensos poros y venas en el lecho rocoso. Como ya se comentó, los microorganismos subterráneos, o microbios, comprenden hasta la mitad de todo el material vivo del planeta y sustentan la existencia de todas las formas de vida en la cadena alimentaria. Son esenciales para lograr un futuro ambientalmente sostenible y pueden cambiar la composición química de los minerales, descomponer los contaminantes y alterar la composición de las aguas subterráneas.
Si bien la importancia de las bacterias y las arqueas es innegable, la única evidencia de su existencia en el subsuelo profundo proviene de los rastros de material biológico que se filtran a través de las paredes de las minas, los arroyos de las cuevas y los orificios que se perforan para aprovechar los acuíferos o el petróleo.
Muchos científicos han asumido que la composición de las comunidades microbianas en el subsuelo profundo está determinada principalmente por las presiones ambientales locales sobre la supervivencia microbiana, como la temperatura, la acidez y la concentración de oxígeno. Este proceso, la selección ambiental, puede tomar años o milenios para causar cambios significativos a nivel comunitario en comunidades de crecimiento lento como las que habitan en el subsuelo.
Ahora, con los datos recopilados a casi 1500 metros bajo tierra, los investigadores de la Universidad de Stanford han demostrado que las comunidades microbianas del subsuelo profundo pueden cambiar en cuestión de días, y los cambios pueden ser impulsados por la actividad geológica, no sólo por las presiones ambientales. Los hallazgos fueron publicados el mes pasado en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
"Nos hemos dado cuenta que en el subsuelo profundo no sólo la selección ambiental es el impulsor dominante en la dinámica de la comunidad; lo que observamos es que podría ser sólo un cambio en la tasa de flujo o del movimiento del agua subterránea a través de las grietas y fisuras en el subsuelo lo que impulsa". dijo el autor principal del estudio, Yuran Zhang, PhD '20, quien realizó la investigación como estudiante de doctorado en ingeniería de recursos energéticos.
Llenando huecos
Al igual que leer una página al azar de la biografía de 1000 palabras de alguien, los estudios previos sobre los microbios del subsuelo profundo solo han ofrecido vislumbres de las crónicas de su existencia. Al recolectar muestras de agua de múltiples pozos geotérmicos semanalmente durante 10 meses, los investigadores de Stanford mostraron cómo estas poblaciones pueden cambiar en el espacio y el tiempo, demostrando la primera evidencia de actividad geológica como impulsor del cambio de la comunidad microbiana y, por lo tanto, de la evolución.
"Existe una investigación previa sobre la composición de las comunidades microbianas en el subsuelo profundo, pero casi siempre utiliza muestras de un solo punto de tiempo", dijo la geomicrobióloga Anne Dekas, autora principal del estudio y profesora asistente de ciencias del sistema terrestre. "Tener una serie de tiempo de más de 10 meses, especialmente con una resolución semanal, es una perspectiva realmente diferente que nos permitió hacer diferentes preguntas sobre cómo y por qué estas comunidades cambian con el tiempo".
Dekas dijo que si bien los ecologistas microbianos podrían haber adivinado que la actividad geológica estaba en juego, se sorprendió por la magnitud de los cambios en la comunidad que ocurrieron después de un cambio en la red de flujo.
Pozos y tubos de ensayo
La técnica utilizada en el estudio involucró el procesamiento de muestras de una prueba de flujo realizada en la Instalación de Investigación Subterránea de Stanford (SURF), anteriormente la mina de oro Homestake, en Dakota del Sur. Zhang dijo que la experiencia de pasar de una configuración de muestra de pozo a un laboratorio lleno de tubos de ensayo con una máquina de PCR en el campus fue "como conectar dos mundos totalmente diferentes", refiriéndose a cómo este trabajo une los distintos campos de la ecología microbiana y la ingeniería geotérmica.
Al analizar las propiedades de las muestras de agua, los investigadores identificaron huellas dactilares de ADN microbiano. Cada una de las 132 muestras de agua proporcionó decenas de miles de identificaciones de secuenciación únicas. Esos datos se usaron para mostrar que cuando se producía actividad geológica, podía mezclar rápidamente comunidades biológicas dispares, y de lugares que antes no se sabía que estaban conectados.
“Una de las piezas adicionales de información de este estudio de microbiología es que hemos visto poblaciones de microbios que se han movido no solo directamente de un lugar a otro, sino como consecuencia de la red intermedia”, dijo el autor principal del estudio, Roland Horne, el Profesor de la cátedra Thomas Davies Barrow de Ciencias de la Tierra. “Eso es muy importante desde el punto de vista del yacimiento porque revela algo que no revelan los métodos analíticos geotérmicos normales”.
La geología se encuentra con la biología
El nivel de datos recopilados por las técnicas geotérmicas actuales es como si solo tuviera acceso a carreteras que están separadas de las carreteras secundarias que lo llevarán a casa. La investigación de las poblaciones de microorganismos abre el potencial para mapear las complejas complejidades del subsuelo profundo con más detalle, dijo Horne.
Ser capaz de utilizar la biología como herramienta también puede aportar información sobre el subsuelo profundo como frontera para el almacenamiento geológico, como los residuos nucleares y el secuestro de carbono. Pero combinar biología y geología requiere un conocimiento fundamental de ambas materias.
“En el proyecto subterráneo geotérmico, me di cuenta de que los ingenieros de yacimientos, los geólogos o los geofísicos generalmente no están tan familiarizados con la microbiología”, dijo Zhang, quien fue coasesorado por Horne y Dekas. “Hay un conocimiento común sobre geoquímica, pero no tanto sobre geomicrobiología”.
Este trabajo incluso podría ser significativo más allá de las disciplinas basadas en la Tierra: si algunas de las formas de vida más antiguas en el subsuelo profundo de la Tierra pueden cambiar y diversificarse debido a la actividad geológica, tal vez podamos tener expectativas similares para el origen y la diversificación de la vida en otras regiones tectónicas de otros cuerpos planetarios.
"Lo que observamos podría conectarse potencialmente con la historia temprana de la evolución de la vida", dijo Zhang. "Si la actividad geológica es un motor para la formación o diversificación de la vida temprana, entonces tal vez deberíamos buscar vida extraterrestre en planetas geológicamente activos".
Horne también es miembro principal del Precourt Institute for Energy y afiliado al Stanford Woods Institute for the Environment. Adam Hawkins, quien trabajó en el proyecto como investigador postdoctoral en Stanford y actualmente trabaja en la Universidad de Cornell, es coautor del artículo. Los coautores adicionales son del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y la Universidad Estatal de Black Hills.
El estudio fue financiado en parte por el Departamento de Energía de EE. UU. y el Centro TomKat para la Energía Sostenible en Stanford.
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