Los microbios que se deleitan con rocas trituradas prosperan en los lagos cubiertos de hielo de la Antártida
Los microbios que viven en un lago cubierto de hielo en la Antártida se dan un festín con rocas trituradas, descubrieron los investigadores. Y las pequeñas criaturas están prosperando.
Lagos subglaciales son cuerpos de agua dulce, la mayoría de los cuales se encuentran en la Antártida , atrapado entre la Tierra la corteza ‘s, o roca madre, y gruesas capas de hielo – a veces varias millas de espesor. Estos lagos están repletos de diversos microbios que se alimentan de los nutrientes del agua. Sin embargo, hasta ahora los investigadores no estaban seguros de dónde provenían estos nutrientes.
Los lagos subglaciales se erosionan naturalmente con el tiempo a medida que sus niveles de agua suben y bajan. En un nuevo estudio, los investigadores replicaron esta erosión en el laboratorio triturando muestras de sedimento tomadas del lago Whillans, un lago subglacial de 23 millas cuadradas (60 kilómetros cuadrados) enterrado bajo 2.600 pies (800 metros) de hielo en la Antártida, y revelaron cómo se crean los productos químicos vitales necesarios para sustentar las comunidades microbianas.
“Nuestro estudio es completamente diferente a cualquier estudio anterior sobre lagos subglaciales”, dijo a WordsSideKick.com la autora principal Beatriz Gill Olivas, glacióloga de la Universidad de Bristol en el Reino Unido. “Estudios anteriores han analizado cómo la erosión del lecho rocoso podría producir gases en ambientes subglaciales, pero nuestro estudio fue más allá al observar cómo la erosión también podría liberar fuentes de nutrientes biológicamente importantes al agua”.
El hallazgo podría tener “implicaciones emocionantes” para estudiar cómo podría desarrollarse la vida microbiana en otras partes del universo, agregó.
Trituración de sedimentos
El lago Whillans pasa por períodos de llenado y drenaje. Cuando está lleno, se conoce como un rodal alto, y cuando drena el lago se considera un rodal bajo. La diferencia de profundidad entre los rodales altos y bajos en el lago Whillans es de solo 4 metros (13 pies): los rodales altos alcanzan los 12 m (39 pies) de profundidad y caen a una profundidad de 8 m (26 pies) en los rodales bajos. Pero en la base baja, la corriente de hielo, un corredor de flujo rápido dentro de la capa de hielo, entra en contacto directo con grandes áreas del lago, dijo Gill Olivas. “Por lo tanto, es de esperar ver algo de erosión”, agregó.
El lago Whillans también es parte de un sistema hidrológico más grande, y la erosión que ocurre en áreas conectadas podría alimentar químicos al lago más grande, dijo Gill Olivas.
Los investigadores replicaron esta erosión en el laboratorio triturando muestras de sedimento del lago Whillans y dejándolas en agua a 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius) sin oxígeno , imitando las condiciones que se encuentran dentro del lago.
Los investigadores analizaron muestras de sedimentos que se obtuvieron del proyecto de perforación de investigación de acceso subglacial de Whillans Ice Stream. Los científicos utilizaron un taladro de agua caliente para crear un pozo a través de la gruesa capa de hielo antes de recolectar muestras con un descorazonador esterilizado.
Liberación de productos químicos
Los investigadores dejaron las rocas trituradas sumergidas durante más de 40 días y luego analizaron el agua para ver qué sustancias químicas se habían liberado del sedimento. Encontraron una amplia variedad de productos químicos diferentes, incluidos hidrógeno , metano, dióxido de carbono y amonio.
La mayoría de estos productos químicos se liberan instantáneamente del sedimento cuando se tritura.
“Durante la trituración, los sedimentos se descomponen en partículas mucho más pequeñas”, dijo Gill Olivas. “Como resultado de esto, las burbujas microscópicas que se encuentran en los minerales, conocidas como inclusiones fluidas, pueden romperse para liberar gases y líquidos que anteriormente estaban atrapados en estas burbujas”.
Los gases atrapados entre los granos individuales de sedimento también se liberan al agua, agregó.
Sin embargo, otros se crearon con el tiempo a medida que ciertos minerales se disolvieron o reaccionaron con otras moléculas en el agua.
Comunidades microbianas
Un grupo de microbios, conocidos como metanótrofos, se alimentan del metano para generar energía para crecer. Lo contrario sucede con los metanógenos, que crean energía al convertir el hidrógeno y el dióxido de carbono en metano. El lago también alberga bacterias especializadas que obtienen su energía al convertir el amonio en nitrito y luego en nitrato, un proceso conocido como nitrificación.
Muchos de los compuestos creados en los lagos subglaciales también son altamente reductores u oxidantes, lo que significa que dan y toman electrones fácilmente durante las reacciones químicas, lo que también crea lo que se conoce como un gradiente redox en el lago. Este gradiente ayuda a reciclar elementos que son capaces de tener múltiples estados de oxidación, como azufre o hierro , permitiéndoles fácilmente ganar y perder electrones. Los microbios especializados, conocidos como quimiolitotrofos, pueden catalizar la oxidación de estos elementos como fuente de energía.
Básicamente, por cada sustancia química presente en el lago, los investigadores encontraron un grupo de microbios que han evolucionado para explotarla para obtener energía.
Vida extraterrestre
Estos hallazgos podrían ser útiles para los investigadores que buscan vida extraterrestre. Se cree que los lagos subterráneos y los océanos congelados son comunes en el universo, incluso en nuestro propio sistema solar .
“Los lagos en la Antártida pueden ser un indicador de ambientes extremos en otros sistemas planetarios”, dijo Gill Olivas. “Ofrecen una gran comprensión de cómo la vida microbiana podría sobrevivir en otros entornos”.
Básicamente, donde hay hielo sobre sedimentos o rocas, acompañado de agua líquida, la erosión puede proporcionar una fuente de nutrientes y energía para la vida microbiana.
“Obviamente, no podemos decir que estos procesos definitivamente sostendrán microbios exoplanetarios”, dijo Gill Olivas. “Sin embargo, definitivamente ofrece algunas ideas sobre cómo pueden sobrevivir los microbios en planetas y lunas helados”.
El estudio aparece en la edición en línea del 29 de junio de la revista Communications Earth & Environment .
Publicado originalmente en Live Science.