Los microbios son los organismos vivos más pequeños que se conocen en la Tierra y pueden encontrarse prácticamente en cualquier lugar, incluso en las frías condiciones marcianas de las cuevas de lava.
En la isla de Hawaii, los científicos han encontrado recientemente una maravillosa variedad de nuevos microbios que prosperan en cuevas geotérmicas, tubos de lava y respiraderos volcánicos.
Estas estructuras subterráneas se formaron hace 65 y 800 años y reciben poca o ninguna luz solar. También pueden albergar minerales y gases tóxicos. Sin embargo, los tapetes microbianos son una característica común de las cuevas de lava hawaianas.
Las muestras de estos tapetes, tomadas entre 2006 y 2009 y luego entre 2017 y 2019, revelan formas de vida aún más singulares de lo esperado. Cuando los investigadores secuenciaron 70 muestras para un único gen de ARN, comúnmente utilizado para identificar la diversidad y la abundancia microbiana, no pudieron hacer coincidir ningún resultado con los géneros o especies conocidos, al menos no con una alta confianza.
Los autores del estudio escribieron:
“Esto sugiere que las cuevas y las fumarolas son ecosistemas diversos poco explorados”.
Las biopelículas verdes y moradas y las esteras microbianas son comunes en los sitios geotérmicamente activos en la isla de Hawái y, a menudo, contienen la cianobacteria Gloeobacter kilaueensis , un grupo único de cianobacterias que no recolectan luz usando tilacoides; en cambio, la fotosíntesis ocurre dentro de la membrana plasmática. Crédito: Stuart Donachie
Los microbios, después de las plantas, representan la mayor parte de la biomasa de nuestro planeta y casi toda la del subsuelo profundo de la Tierra. Sin embargo, como estos organismos son tan diminutos y viven en entornos tan extremos, los científicos los han pasado por alto históricamente.
En los últimos años, los microbios subterráneos han recibido más interés porque existen en entornos muy similares a los que se encuentran en Marte. Pero aún queda mucho camino por recorrer.
Estimaciones recientes sugieren que el 99.999% de todas las especies de microbios siguen siendo desconocidas, lo que ha llevado a algunos a referirse a ellos como “materia oscura“.
La nueva investigación de Hawaii subraya lo oscuras que son estas formas de vida.
La diversidad entre los sitios varió. Los tubos de lava más antiguos, de entre 500 y 800 años, albergaban poblaciones de microbios más diversas que los lugares geotérmicamente activos o de menos de 400 años.
Mientras que estos sitios más antiguos eran más diversos, los sitios de muestra más jóvenes y activos tenían interacciones de microbios más complejas, probablemente debido a la menor diversidad. Es posible que los microbios tengan que trabajar juntos para sobrevivir mejor.
Una formación de estalactitas en un sistema de cuevas de Hawaii de este estudio con minerales de cobre y colonias microbianas blancas. A pesar de que el cobre es tóxico para muchos organismos, esta formación alberga una comunidad microbiana. Crédito: Kenneth Ingham
Los investigadores sospechan que los microbios tardan en colonizar los basaltos volcánicos y que, a medida que cambia el entorno que los rodea, también lo hace la estructura de su comunidad. En las cuevas más frías, por ejemplo, las Proteobacterias y las Actinobacterias son más frecuentes.
Rebecca Prescott, microbióloga de la University of Hawai’i en Manoa, dijo en un comunicado:
“Esto nos lleva a preguntarnos si los ambientes extremos ayudan a crear comunidades microbianas más interactivas, con microorganismos más dependientes unos de otros. Y si es así, ¿qué tienen los entornos extremos que ayudan a crear esto?”.
En las cuevas de lava más jóvenes, los microbios tendían a estar más distanciados. Esto sugiere que la competencia es una fuerza más fuerte en los entornos más duros, que reduce la posibilidad de que las especies estrechamente relacionadas vivan juntas.
Varias clases de bacterias, como las Chloroflexi y las Acidobacterias, existían en casi todos los yacimientos, independientemente de su antigüedad.
Estos microbios parecen ser actores clave en sus comunidades. Los autores las denominan especies “eje”, ya que aglutinan a otros microbios.
Es posible que los microbios Chloroflexi proporcionen fuentes de carbono en el ecosistema al aprovechar la energía de la luz en condiciones relativamente oscuras.
La Dra. Diana Northup de la Universidad de Nuevo México, EE. UU. (coautora de este estudio) con Emily Davis y Kat Richardson trabajando en una cueva hawaiana del distrito de Kaʻu en la isla de Hawai’i. Crédito: Kenneth Ingham
Pero por ahora, eso es sólo una especulación. Dado que en el estudio sólo se secuenció parcialmente un único gen, Prescott y sus colegas no pueden decir cuál es el papel de un microbio concreto en su comunidad subterránea.
Prescott dijo:
“En general, este estudio ayuda a ilustrar lo importante que es estudiar los microbios en cocultivo, en lugar de cultivarlos solos (como aislados). En el mundo natural, los microbios no crecen aislados. En cambio, crecen, viven e interactúan con muchos otros microorganismos en un mar de señales químicas procedentes de esos otros microbios. Esto puede alterar su expresión genética, afectando a sus funciones en la comunidad”.
Los hallazgos del estudio han sido publicados en Frontiers in Microbiology.
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