Cómo revivieron los microbios de hace 100 millones de años

JAMSTEC

Esta es la extraña saga de cómo los científicos fueron a algunas de las profundidades más profundas y oscuras del océano, cavaron 250 pies en el sedimento, recolectaron una antigua comunidad de microbios, los llevaron de vuelta a un laboratorio y los revivieron. Y vas a pensar: ¿Por qué, en el año ya horrible de 2020, tentarían al destino de esta manera? Bueno, resulta que no solo todo está bien, sino que, de hecho, todo es muy, muy excelente, al menos lejos de la humanidad en el lodo marino de los océanos del mundo.

Esta historia comienza hace más de 100 millones de años en medio de lo que los humanos ahora llamamos el Océano Pacífico. La roca volcánica había formado un duro "sótano" de fondo marino, como lo llaman los geólogos. Sobre esto, el sedimento comenzó a acumularse. Pero no es el tipo de sedimento que puede esperar.

En otras partes de los océanos del mundo, gran parte del sedimento del fondo marino es materia orgánica. Los animales muertos, desde el plancton más pequeño hasta las ballenas más grandes, mueren, se hunden y forman un lodo que los carroñeros aspiran y excretan. Las costas occidentales de las Américas son un ejemplo clásico: las corrientes ascendentes traen nutrientes de las profundidades, que alimentan todo tipo de organismos más cerca de la superficie, que a su vez alimentan a los animales más grandes y suben por la cadena alimentaria.

Todo finalmente muere y se desplaza hacia el fondo, donde los detritos se convierten en alimento para las criaturas que viven en el fondo. Los mares están tan llenos de vida que son francamente turbios. (Piense, por ejemplo, en la hiperproductiva bahía de Monterey de California). La materia orgánica se acumula tan rápidamente en el fondo marino que gran parte queda enterrada bajo aún más capas de materia orgánica antes de que los carroñeros puedan llegar a ella.

Por el contrario, en el medio del Pacífico, seguramente hay vida, mucho menos. En consecuencia, el agua lejos de las costas de Australia y Nueva Zelanda se encuentra entre las más claras del mundo. No hay afloramiento y mucha menos vida en la superficie, por lo que mucha menos materia orgánica se hunde en el fondo marino para formar sedimentos. Lo poco que se hunde es inmediatamente atrapado por los habitantes del fondo, como los pepinos de mar.

"Es el bioma grande menos explorado en la Tierra, ya que cubre el 70 por ciento de la superficie de la Tierra", dice Steven D'Hondt de la Universidad de Rhode Island, quien co-dirigió el expedición y coautor de un nuevo artículo en Comunicaciones de la naturaleza describiendo los hallazgos. "Y sabemos muy poco al respecto".

D'Hondt y sus colegas lanzaron simulacros de hasta 19,000 pies de profundidad a unas 1,400 millas al noreste de Nueva Zelanda, en una misión para explorar estos antiguos sedimentos de aguas profundas en busca de vida. Gran parte del fondo marino podría ser cenizas volcánicas expulsadas de la tierra, así como fragmentos metálicos del espacio. "Hay una fracción medible de los desechos cósmicos", dice D’Hondt. "Si atraviesas la arcilla poco profunda con un imán, sacarás micrometeoritos".

Incluso en la superficie del sedimento, donde deambulan los pepinos de mar, esperaría encontrar muy pocos microbios, en términos relativos. "En el fondo marino, es posible que tenga un millón de microbios por centímetro cúbico", dice D’Hondt. "Mientras que fuera de San Francisco, podría tener mil millones o diez mil millones por centímetro cúbico". Los investigadores esperaban, entonces, encontrar menos microbios aún más profundos, donde la materia orgánica es esencialmente inexistente.

Para capturar esos microbios, perforaron 75 metros de sedimento superfino hasta llegar al sótano de roca volcánica y luego recolectaron sus muestras. De perforaciones anteriores cercanas, sabían que estarían agarrando estiércol de 101.5 millones de años: la sedimentación se acumula en esta parte del mar a una velocidad de quizás 10 centímetros cada millón de años.

Yuki Morono, un geomicrobiólogo de la Agencia de Japón para la Ciencia y Tecnología de la Tierra Marina (conocido como JAMSTEC) y autor principal del nuevo artículo, ahora tenía que buscar microbios ultrafinos en el sedimento ultrafino. En principio, el proceso debería haber sido sencillo. Morono usó una sustancia química que tiñe el ADN y sacó a los microbios de sus escondites en medio de otras numerosas partículas sedimentarias.

Lo que encontró fue sorprendente: 1.011 células por centímetro cúbico de sedimento que, en teoría, deberían ser escasos en términos de vida. Los directores de JAMSTEC estaban extasiados. “Decían que eran resultados innovadores y reescribirán los libros de texto o algo así. Y estaba muy preocupado por eso ”, recuerda Morono. Un conteo celular tan alto en sedimento casi desprovisto de nutrientes y oxígeno le hizo sonar las campanas. Así que Morono seleccionó sus propias técnicas y resultados y descubrió que algo estaba realmente mal. "Finalmente, en aproximadamente medio año más o menos, podría demostrar que los resultados fueron incorrectos: más del 99 por ciento de las células que detecté por la tecnología anterior no eran células", dice.

Un documento que había enviado a una revista estaba en realidad en revisión por pares en ese momento y tuvo que ser retirado. Pero decidió intentarlo de nuevo. "Basado en esa memoria de pesadilla muy mala, traté de desarrollar la tecnología para estar seguro", dice Morono.

El bloqueo resultó ser ese químico que mancha el ADN: también manchó otras partículas sedimentarias, pequeños fragmentos esféricos que se parecen mucho a una célula. "Lo que encontramos en el recuerdo de la pesadilla es que los microbios podrían teñirse en color verdoso como fluorescencia, mientras que los compuestos orgánicos o las partículas orgánicas que absorbieron la mancha de ADN adquirieron un color amarillento con la fluorescencia", dice Morono. Esta vez, la nueva técnica reveló que casi todo su grupo de microbios eran fragmentos ordinarios de sedimento.

Pero eso no significaba que los microbios no estuvieran allí: Morono solo necesitaba descubrir cómo filtrarlos. La solución era ... una solución, específicamente una solución de alta densidad que los biólogos usan para aislar células. Morono tomaría una muestra de sedimento, la colocaría sobre la solución y la haría girar en una centrífuga. Los microbios son menos densos que el resto del sedimento, por lo que se filtran, mientras que las partículas inorgánicas de mayor densidad permanecen en la solución.

"El producto final es microbios cultivados", dice Morono. "Por lo general, las células microbianas individuales están rodeadas por un montón de material amarillento, pero después de la purificación solo podemos obtener las células microbianas verdaderamente verdes".

Morono había aislado una comunidad de células de 100 millones de años, principalmente bacterias aeróbicas o bacterias que respiran oxígeno, así como organismos unicelulares conocidos como arqueas. Y, como haría cualquier buen científico, Morono les devolvió la vida al alimentarlos con carbono y nitrógeno. Después de solo 68 días, un lapso de tiempo casi imperceptible en la escala de tiempo geológica de los microbios de 100 millones de años, ciertos tipos de microbios aumentaron su número en cuatro órdenes de magnitud. Los investigadores podrían medir cómo los pequeños organismos aumentaron de peso al absorber los nutrientes. "Eso fue increíble", dice Morono. "Más del 99 por ciento de los microbios podrían revivir".

Podrías pensar en las bacterias como una horda: miles de millones de células que colonizan la tierra, el mar, el aire y nuestros propios cuerpos. Pero Morono y sus colegas lograron aislar un puñado de células antiguas, despertarlas y lograr que formaran una comunidad más grande. "Este enfoque puede mostrar lo que cada célula microbiana" come "y proporciona una ventana a un mundo que normalmente no vemos", dice Cara Magnabosco, geobióloga de ETH Zurich, que no participó en el trabajo. "La capacidad de estudiar bacterias y arqueas como células individuales en lugar de una comunidad colectiva indudablemente conducirá a muchos más descubrimientos sobre cómo los microorganismos sobreviven en nuestro planeta".

Traídos de su hábitat pobre en nutrientes y oxígeno a 250 pies de profundidad en el fango, a sí mismo a 20,000 pies de profundidad en el mar, los microbios habían regresado de una especie de hibernación: en realidad no habían estado vivos o muertos. "Simplemente desafía nuestros conceptos, porque como humanos, no tenemos estos plazos de observación", dice Jens Kallmeyer, un geomicrobiólogo del Centro de Investigación de Geociencias de Alemania, que estaba en la expedición pero no fue coautor del nuevo artículo. . “Quiero decir, pensando en esto, este es un sedimento que ya tenía decenas de millones de años cuando los dinosaurios se extinguieron. Así que estas son cosas muy viejas. "

Sin embargo, no temas que la ciencia pueda haber desatado una antigua amenaza sobre la especie humana. "Los patógenos humanos generalmente no están presentes en los sedimentos de las profundidades oceánicas, y estos microbios han quedado atrapados en su hábitat sedimentario desde hace casi 100 millones de años antes del origen de los homínidos", dice D & # 39; Hondt. "Por lo tanto, no han tenido la oportunidad de evolucionar junto a personas u otros animales modernos".

Pero, ¿cómo sobrevivió la bacteria tanto tiempo en la tierra, lejos del agua de mar que proporciona oxígeno? Resulta que estos ecosistemas profundos, donde los organismos han evolucionado para sobrevivir a la escasez extrema, tienen una ventaja sobre los bulliciosos fondos marinos donde montones de microbios están consumiendo la materia orgánica, y también oxígeno mientras lo hacen. Aquí en el páramo de aguas profundas, hay mucha menos actividad microbiana en la superficie del sedimento, de modo que el exceso de oxígeno puede filtrarse a los antiguos microbios. Es una pequeña cantidad, sin duda, pero es algo.

“Deben estar sentados allí durante mucho tiempo, durante el tiempo geológico, solo esperando algunas condiciones más agradables. Finalmente, tienen la oportunidad de revivir ", dice el geomicrobiólogo Fumio Inagaki, director de la Oficina de Promoción de Perforación de Manto de JAMSTEC, quien codirigió la expedición y coautor del nuevo periódico. “Creo que proporciona información crucial para comprender la habitabilidad de la vida en la Tierra, por supuesto, pero también los otros planetas, como Marte & # 39; subsuperficie. Por supuesto, la superficie de Marte puede no ser un lugar ideal para la búsqueda de vida para un estudio de habitabilidad, pero si profundiza, creo que podría existir la posibilidad de encontrar vida. "

Esta historia fue publicada originalmente por Mundo Informático US

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