Cómo resucitaron microbios de 100 millones de años

“Este es el sedimento que ya tenía decenas de millones de años cuando los dinosaurios se extinguieron. Así que estas son cosas viejas “.

Esta es la extraña saga de cómo los científicos fueron a algunas de las profundidades más profundas y oscuras del océano, excavaron 250 metros en el sedimento, reunieron una vieja comunidad de microbios, los llevaron al laboratorio y los revivieron. Y pensarás: ¿Por qué, en el ya horrible año 2020, el destino estaría tan tentado? Bueno, resulta que no solo está todo bien, sino que todo es realmente muy, muy excelente, al menos lejos de la humanidad en la nieve profunda de los océanos del mundo.

Esta historia comienza hace más de 100 millones de años, en medio de lo que los humanos ahora llamamos Océano Pacífico. La roca volcánica había formado un duro “basamento” del lecho marino, como lo llaman los geólogos. Sobre esto, los sedimentos comenzaron a acumularse. Pero no el tipo de sedimento que cabría esperar.

En otras partes de los océanos del mundo, gran parte del sedimento del lecho 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 recogen y eliminan. La costa oeste de América es un ejemplo clásico: las corrientes ascendentes traen nutrientes de las profundidades, que alimentan a todo tipo de organismos más cerca de la superficie, que, a su vez, alimentan a los animales más grandes de la cadena alimentaria.

Todo finalmente muere y se dirige hacia abajo, 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 el hiperproductivo golfo de Monterey, California.) La materia orgánica se acumula tan rápidamente en el lecho marino que gran parte de ella queda enterrada bajo aún más capas de materia orgánica antes que aquellos que se filtran para alcanzarla.

En cambio, en medio del Pacífico, ciertamente hay vida, pero mucho menos. Como resultado, el agua de las costas de Australia y Nueva Zelanda se encuentra entre las más claras del mundo. No hay derrames y mucho menos vida en la superficie, menos materia orgánica se hunde al fondo del mar para formar sedimentos. Lo que se hunde es inmediatamente cubierto por pocos habitantes del fondo, como los pepinos de mar.

“Es el bioma menos explorado de la Tierra porque cubre el 70% de la superficie de la Tierra”, dice Steven D’Hondt de la Universidad de Rhode Island, quien codirigió la expedición y fue coautor de un nuevo artículo en Nature Communications que describe los hallazgos. . “Y sabemos tan poco al respecto”.

Con ejercicios de lanzamiento de hasta 19.000 pies de profundidad, a unas 1.400 millas al noreste de Nueva Zelanda, D’Hondt y sus colegas tenían la misión de investigar estos sedimentos antiguos a profundidad para la vida. Gran parte del lecho marino podría ser ceniza volcánica arrojada a tierra, así como piezas de metal del espacio. “Hay una fracción mensurable de eso, que son escombros cósmicos”, dice D’Hondt. “Si atraviesas la arcilla poco profunda con un imán, eliminarás los micrometeoritos”.

Incluso en la superficie del sedimento, donde corren los pepinos de mar, es de esperar encontrar muy pocos microbios, relativamente hablando. “En el fondo del mar, es posible que haya un millón de microbios por centímetro cúbico”, dice D’Hondt. “Mientras esté fuera de San Francisco, podría tener mil millones o diez mil millones de centímetros cúbicos”. Luego, los investigadores esperaban encontrar menos microbios y más profundos, donde la materia orgánica es esencialmente inexistente.

Para capturar estos microbios, perforaron 75 metros de sedimento superfino hasta que golpearon ese sótano de roca volcánica, luego recolectaron sus muestras. A partir de perforaciones anteriores en las cercanías, sabían que atraparían lodo de 101,5 millones de años: el sedimento se acumula en esta parte del mar a una velocidad de probablemente 10 centímetros cada millón de años.

Con muestras de sedimentos en la mano, Yuki Morono, un geomicrobiólogo de la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología de la Tierra Marina (conocida como JAMSTEC) y autor principal del nuevo artículo, ahora tenía que buscar microbios ultrafinos en busca de microbios diminutos. En principio, el proceso debería haber sido sencillo. Morono usó una sustancia química que tiñe el ADN, eliminando los microbios de sus escondites en medio de muchas partículas sedimentarias.

Lo que encontró fue asombroso: 1.011 células por centímetro cúbico de sedimento que, en teoría, deberían ser pocas en términos de vida. Los directores de JAMSTEC estaban encantados. “Dijeron que son resultados innovadores y que reescribirán los libros de texto o algo así. Y estaba tan preocupado por eso ”, recuerda Morono. Una gran cantidad de células en el sedimento casi desprovistas de nutrientes y oxígeno sonaba para él. Así que Morono eligió sus propias técnicas y resultados y descubrió que algo andaba realmente mal. “Finalmente, en aproximadamente medio año más o menos, pude demostrar que los resultados eran incorrectos: más del 99% de las células que detectamos a través de la tecnología anterior no eran células”, dice.

De hecho, un artículo que envió a una revista estaba siendo revisado por pares y tenía que ser elaborado. Pero decidió intentarlo de nuevo. “Basándome en esa muy mala memoria de pesadilla, traté de desarrollar la tecnología para estar seguro”, dice Morono.

El cierre resultó ser la sustancia química que tiñe el ADN: tiñó otras partículas sedimentarias, piezas esféricas que se parecen mucho a una célula. “Lo que descubrimos del recuerdo de la pesadilla es que los microbios podrían ser de color verde como fluorescencia, mientras que los compuestos orgánicos o las partículas orgánicas que absorbieron la mancha de ADN se volvieron amarillos con fluorescencia”, dice Morono. Esta vez, la nueva técnica reveló que casi todas sus mordazas microbianas eran pedazos comunes de sedimento.

Pero eso no significaba que los gérmenes no estuvieran allí, Morono solo tenía que descubrir cómo filtrarlos. La solución fue … una solución, especialmente una solución de alta densidad que usan los biólogos para aislar células. Morono tomaría una muestra de sedimento, la colocaría sobre la solución y la centrifugaría todo. Los microbios son menos densos que el resto del sedimento, por lo que se habrían filtrado, mientras que las partículas inorgánicas de mayor densidad permanecieron en solución.

“El producto final son microbios cultivados”, dice Morono. “Por lo general, las células microbianas individuales están rodeadas por una gran cantidad de material amarillento, pero después de la purificación solo pudimos obtener células microbianas realmente verdes”.

Morono había aislado ahora una comunidad celular de 100 millones de años, en su mayoría bacterias aeróbicas o que respiran oxígeno, así como organismos unicelulares conocidos como arqueas. Y, como cualquier buen científico, Morono les devolvió la vida alimentándolos con carbono y nitrógeno. Después de solo 68 días, un período de tiempo casi imperceptible en el intervalo de tiempo geológico 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 organismos pequeños han ganado peso mientras absorben nutrientes. “Fue increíble”, dice Morono. “Más del 99% de los microbios podrían revivir”.

Puede tender a pensar en las bacterias como una horda: miles de millones y 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 hacer que formen una comunidad más grande. “Este enfoque puede mostrar lo que ‘come’ cada célula microbiana y proporciona una ventana a un mundo que no solemos ver”, dijo Cara Magnabosco, una geobióloga de ETH Zurich que no participó en el trabajo. “La capacidad de estudiar las bacterias y las arqueas como células individuales, en lugar de como una comunidad colectiva, conducirá sin duda a muchos otros descubrimientos sobre cómo sobreviven los microorganismos en nuestro planeta”.

Sacados de su hábitat pobre en nutrientes y oxígeno, a 250 pies en el lodo, a 20,000 pies de profundidad en el mar, los microbios habían regresado de una especie de hibernación; en realidad, no habían estado vivos ni muertos. “Simplemente desafía nuestros conceptos, porque, como humanos, no tenemos estos períodos de observación”, dice Jens Kallmeyer, geomicrobiólogo del Centro Alemán de Investigación en Geociencias, que estaba en una expedición pero no fue coautor del nuevo artículo. . “Quiero decir, pensándolo bien, este es el sedimento que ya tenía decenas de millones de años cuando los dinosaurios se extinguieron. Así que estas son malditas cosas viejas. “

Sin embargo, no tema que la ciencia pueda desencadenar ahora una antigua amenaza para la especie humana. “Los patógenos humanos generalmente no están presentes en los sedimentos del océano profundo, y estos microbios quedaron atrapados en su hábitat sedimentario casi 100 millones de años antes del origen de los homínidos”, dice D’Hondt. “Así que no tuvieron la oportunidad de evolucionar con los humanos u otros animales modernos”.

Pero, ¿cómo sobrevivieron las bacterias tanto tiempo en el lodo, lejos del agua de mar que proporciona oxígeno? Parece que estos ecosistemas profundos, en los que los organismos han evolucionado para sobrevivir a una escasez extrema, tienen una ventaja sobre los fondos marinos, donde multitudes de microbios consumen materia orgánica y también oxígeno mientras están en ellos. Aquí, en el desierto profundo, hay mucha menos actividad microbiana en la superficie del sedimento, por lo que el exceso de oxígeno puede drenar a los microbios antiguos. Ciertamente es una pequeña cantidad, pero es algo.

“Tienen que permanecer allí durante mucho tiempo, en tiempo geológico, esperando mejores condiciones”. Al final, tienen la oportunidad de revivir ”, dice el geomicrobiólogo Fumio Inagaki, director de la Oficina de Promoción de Perforación de Minas de JAMSTEC, quien codirigió la expedición y fue coautor del nuevo artículo. “Creo que proporciona información crucial para comprender el hogar de la vida en la Tierra, por supuesto, pero también de otros planetas, como el subsuelo de Marte. Por supuesto, la superficie de Marte puede no ser un lugar ideal para buscar vida para un estudio habitable, pero si profundizas, creo que podría haber una oportunidad de encontrar vida. “

Esta historia fue publicada originalmente por DyN Noticias US

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