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Las Cavernas Kartchner, descubiertas durante una excursión en 1974 por dos estudiantes de la Universidad de Arizona, pero cuya existencia fue mantenida por estos en secreto durante 14 años, han sido protegidas del impacto humano lo suficiente para permitir que los científicos puedan estudiar el frágil medio ambiente que impera en ese reino subterráneo y los organismos que moran en él.
Marianyoly Ortiz obtiene muestras de microbios que viven en la superficie de estalactitas y otros depósitos minerales en las Cavernas Kartchner. (Foto: Cortesía de Ginger Nolan / Kartchner Caverns State Park)
Ahora, en la oscuridad perpetua de una cueva de piedra caliza, un equipo de investigación ha descubierto un ecosistema sorprendentemente diverso de microbios subsistiendo a partir de poco más que el aire, las rocas, y algunas gotas de agua.
Ocultas bajo un terreno cerca de Benson, en el sudeste de Arizona, las Cavernas Kartchner son un mundo sumido en la oscuridad perpetua. Este sistema de cavernas ha sido esculpido durante milenios por las aguas subterráneas disolviendo la roca y creando así salas subterráneas.
Fuera del alcance de la luz del Sol, y aunque parezcan carecer de toda vida, las Cavernas Kartchner en realidad albergan una inesperada diversidad de microorganismos, que rivaliza en variedad con las comunidades microbianas de la superficie, según un nuevo estudio llevado a cabo por el equipo de las investigadoras Julie Neilson y Raina Maier, de la Universidad de Arizona en Tucson, Estados Unidos.
Ambas científicas cuentan con un buen bagaje de experiencia explorando formas exóticas de vida en sitios donde se creía que no la había. Por ejemplo, la zona más seca del desierto de Atacama, en Chile, donde Neilson, Maier y sus colegas consiguieron encontrar microorganismos, cultivarlos y extraer su ADN para analizarlo, un hallazgo que los redactores de NCYT de Amazings expusimos en un artículo (http://www.amazings.com/ciencia/noticias/031204b.html) que publicamos el 3 de diciembre de 2004.
Casi una década después, el nuevo descubrimiento de vida más variada y abundante de lo asumido como posible, esta vez en las Cavernas Kartchner, contribuye tanto como el de Atacama a profundizar en los entresijos fascinantes de cómo los microbios han conseguido colonizar todos los nichos ecológicos del planeta. En las singulares cuevas, el equipo de la nueva investigación ha descubierto microorganismos desempeñando las funciones diversas que caracterizan a un ecosistema complejo, desde los productores primarios a los consumidores finales, como en cualquier ecosistema típico, aunque el ecosistema de las Cavernas Kartchner no tiene nada de típico.
Neilson y sus colegas han pasado años explorando el mundo subterráneo y sus habitantes. Su labor aquí ha incluido tomar muestras de microorganismos de estalactitas y otras estructuras geológicas de la cueva para analizar su ADN. Sobre la base de los genes que encontraron en sus muestras, los investigadores han determinado la composición aproximada de la población de aquí abajo, integrada esencialmente por bacterias y arqueas.
A diferencia de los microbios de la superficie, los microbios de aquí abajo no pueden aprovechar la energía de la luz solar para generar el "combustible" químico que impulse sus actividades metabólicas. Este proceso, conocido como fotosíntesis, es la base de gran parte de la vida en la Tierra.
En ausencia de luz, las bacterias viven de la escorrentía de agua que gotea en las cuevas a través de grietas en la capa rocosa suprayacente, obteniendo la energía encerrada en compuestos lixiviados a partir de la descomposición de materia orgánica en los suelos de arriba y minerales disueltos en las fisuras de las rocas, tal como lo han comprobado Neilson y su equipo.
Kartchner es único en cuanto a que es un sistema de cuevas bajo un ecosistema desértico. Tal como subraya Neilson, el ambiente de estas cavernas no es como el de las cuevas en las zonas templadas, donde la superficie tiene bosques, ríos y suelos con capas orgánicas gruesas, proporcionando abundante carbono orgánico. Kartchner tiene cerca de mil veces menos carbono llegando con el agua por goteo. Esto hace que muchos de los microorganismos que aquí sobreviven obtengan su energía de otros compuestos químicos. En algunos casos, estos procesos son relativamente comunes, pero en otros resultan muy infrecuentes. Por ejemplo, algunos microbios incluso "comen" roca, para obtener energía de sustancias químicas como el manganeso o minerales como la pirita.
El equipo de investigación asumió que la diversidad microbiana global de la cueva sería tan sólo una minúscula fracción de la que se encuentra en la superficie, justo encima de las cuevas. Los autores del estudio calculaban que la comunidad de la superficie sería muchísimas veces más diversa que la de las cavernas. En vez de eso, encontraron que su biodiversidad es tan solo el doble de la biodiversidad de la comunidad biológica del sistema de cuevas, y eso pese a las mayores ventajas para la vida con las que cuenta el ambiente de la superficie, y que incluyen por ejemplo la luz solar y algo de vegetación. Por si fuera poco, los dos ecosistemas comparten sólo el 16 por ciento de las especies microbianas. En otras palabras, hay una diferencia del 84 por ciento entre ambas comunidades, lo cual es asombroso teniendo en cuenta que están en el mismo punto geográfico, con la única diferencia de estar una bajo tierra y la otra en la superficie.
Ocultas bajo un terreno cerca de Benson, en el sudeste de Arizona, las Cavernas Kartchner son un mundo sumido en la oscuridad perpetua. Este sistema de cavernas ha sido esculpido durante milenios por las aguas subterráneas disolviendo la roca y creando así salas subterráneas.
Fuera del alcance de la luz del Sol, y aunque parezcan carecer de toda vida, las Cavernas Kartchner en realidad albergan una inesperada diversidad de microorganismos, que rivaliza en variedad con las comunidades microbianas de la superficie, según un nuevo estudio llevado a cabo por el equipo de las investigadoras Julie Neilson y Raina Maier, de la Universidad de Arizona en Tucson, Estados Unidos.
Ambas científicas cuentan con un buen bagaje de experiencia explorando formas exóticas de vida en sitios donde se creía que no la había. Por ejemplo, la zona más seca del desierto de Atacama, en Chile, donde Neilson, Maier y sus colegas consiguieron encontrar microorganismos, cultivarlos y extraer su ADN para analizarlo, un hallazgo que los redactores de NCYT de Amazings expusimos en un artículo (http://www.amazings.com/ciencia/noticias/031204b.html) que publicamos el 3 de diciembre de 2004.
Casi una década después, el nuevo descubrimiento de vida más variada y abundante de lo asumido como posible, esta vez en las Cavernas Kartchner, contribuye tanto como el de Atacama a profundizar en los entresijos fascinantes de cómo los microbios han conseguido colonizar todos los nichos ecológicos del planeta. En las singulares cuevas, el equipo de la nueva investigación ha descubierto microorganismos desempeñando las funciones diversas que caracterizan a un ecosistema complejo, desde los productores primarios a los consumidores finales, como en cualquier ecosistema típico, aunque el ecosistema de las Cavernas Kartchner no tiene nada de típico.
Neilson y sus colegas han pasado años explorando el mundo subterráneo y sus habitantes. Su labor aquí ha incluido tomar muestras de microorganismos de estalactitas y otras estructuras geológicas de la cueva para analizar su ADN. Sobre la base de los genes que encontraron en sus muestras, los investigadores han determinado la composición aproximada de la población de aquí abajo, integrada esencialmente por bacterias y arqueas.
A diferencia de los microbios de la superficie, los microbios de aquí abajo no pueden aprovechar la energía de la luz solar para generar el "combustible" químico que impulse sus actividades metabólicas. Este proceso, conocido como fotosíntesis, es la base de gran parte de la vida en la Tierra.
En ausencia de luz, las bacterias viven de la escorrentía de agua que gotea en las cuevas a través de grietas en la capa rocosa suprayacente, obteniendo la energía encerrada en compuestos lixiviados a partir de la descomposición de materia orgánica en los suelos de arriba y minerales disueltos en las fisuras de las rocas, tal como lo han comprobado Neilson y su equipo.
Kartchner es único en cuanto a que es un sistema de cuevas bajo un ecosistema desértico. Tal como subraya Neilson, el ambiente de estas cavernas no es como el de las cuevas en las zonas templadas, donde la superficie tiene bosques, ríos y suelos con capas orgánicas gruesas, proporcionando abundante carbono orgánico. Kartchner tiene cerca de mil veces menos carbono llegando con el agua por goteo. Esto hace que muchos de los microorganismos que aquí sobreviven obtengan su energía de otros compuestos químicos. En algunos casos, estos procesos son relativamente comunes, pero en otros resultan muy infrecuentes. Por ejemplo, algunos microbios incluso "comen" roca, para obtener energía de sustancias químicas como el manganeso o minerales como la pirita.
El equipo de investigación asumió que la diversidad microbiana global de la cueva sería tan sólo una minúscula fracción de la que se encuentra en la superficie, justo encima de las cuevas. Los autores del estudio calculaban que la comunidad de la superficie sería muchísimas veces más diversa que la de las cavernas. En vez de eso, encontraron que su biodiversidad es tan solo el doble de la biodiversidad de la comunidad biológica del sistema de cuevas, y eso pese a las mayores ventajas para la vida con las que cuenta el ambiente de la superficie, y que incluyen por ejemplo la luz solar y algo de vegetación. Por si fuera poco, los dos ecosistemas comparten sólo el 16 por ciento de las especies microbianas. En otras palabras, hay una diferencia del 84 por ciento entre ambas comunidades, lo cual es asombroso teniendo en cuenta que están en el mismo punto geográfico, con la única diferencia de estar una bajo tierra y la otra en la superficie.
Además de encontrar en el sistema de cavernas microorganismos para todos los papeles que requiere el mantenimiento de una red alimentaria compleja, los científicos descubrieron microbios que, por lo que parece, eran todavía desconocidos para la ciencia. El veinte por ciento de las bacterias cuya presencia fue detectada por el equipo de investigación basándose en las secuencias de ADN, no concordaba con ningún microorganismo catalogado en las bases de datos. Por ejemplo, en una de las estalactitas, los científicos descubrieron un raro organismo bastante común allí. Nadie ha sido capaz de cultivar ese organismo en el laboratorio, y su secuencia de ADN sólo ha sido hallada tres veces en la historia: En un estromatolito (un tipo especial de roca sedimentaria cuyos rasgos son determinados en parte por la acción de comunidades microbianas) presente en un punto con aguas hipersalinas en la región de Gascoyne, Australia; en un sitio de Francia contaminado con hidrocarburos; y en una planta de tratamiento de aguas residuales en Brisbane, del estado de Queensland en Australia .
Tal como razona Maier, la extraordinaria capacidad de adaptación y supervivencia de algunos de estos microorganismos, junto con sus variadas y exóticas características, hacen aumentar las expectativas de hallar en el subsuelo de Marte algunos microorganismos con cualidades comparables sobreviviendo allí.
En la investigación también han trabajado Marianyoly Ortiz, Antje Legatzki, Brandon Fryslie, William M Nelson, Rod A Wing, Carol A Soderlund y Barry M Pryor.
Tal como razona Maier, la extraordinaria capacidad de adaptación y supervivencia de algunos de estos microorganismos, junto con sus variadas y exóticas características, hacen aumentar las expectativas de hallar en el subsuelo de Marte algunos microorganismos con cualidades comparables sobreviviendo allí.
En la investigación también han trabajado Marianyoly Ortiz, Antje Legatzki, Brandon Fryslie, William M Nelson, Rod A Wing, Carol A Soderlund y Barry M Pryor.
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