Si tocas el fondo marino y continúas bajando, te encontrarás con un ecosistema diferente a cualquier otro en la tierra. Debajo de varios cientos de metros de sedimento del fondo marino se encuentra la corteza terrestre: gruesas capas de roca de lava corriendo con grietas que cubren alrededor del 70% de la superficie del planeta. El agua de mar fluye a través de las grietas, y este sistema de riachuelos unidos a las rocas es enorme: es el acuífero más grande de la tierra, contiene el 4% del volumen global del océano, dice Mark Lever, un ecólogo que estudia el ciclo anaeróbico (sin oxígeno) del carbono en Aarhus. Universidad en Dinamarca.
La corteza del fondo submarino también puede ser el ecosistema más grande de la tierra, según un nuevo estudio de Lever, publicado este mes en Science . Durante siete años, incubó roca basáltica de 3.5 millones de años recolectada a 565 metros bajo el fondo del océano, la profundidad de casi dos torres Eiffel apiladas, y encontró microbios vivos. Estos microbios viven lejos de las prósperas comunidades bacterianas en las crestas del océano medio, y sobreviven transformando lentamente azufre y otros minerales en energía.
Pero, ¿qué tan grande es este ecosistema alimentado químicamente que sobrevive completamente sin oxígeno? Si los resultados de su muestra, recolectados desde debajo del fondo marino frente a la costa del estado de Washington, son similares a los encontrados en todo el planeta, entonces diversas comunidades microbianas podrían sobrevivir a lo largo de la corteza oceánica, cubriendo dos tercios de la superficie de la tierra y potencialmente yendo millas de profundidad.
La corteza del fondo marino tiene mucho espacio y minerales ricos en energía, un hábitat potencial acogedor para una gran comunidad microbiana, "pero no tenemos idea de cómo se ve el ecosistema", dice Julie Huber, oceanógrafa microbiana del Laboratorio de Biología Marina. en Woods Hole, Massachusetts. "La evidencia de Mark indicaría que es un mundo muy diferente".
Los microbios que obtienen su energía de los minerales, en lugar de la luz solar, están lejos de ser raros. Las más conocidas de estas llamadas bacterias quimioautotróficas o quimiosintéticas son las que se encuentran en los respiraderos hidrotermales en las profundidades del mar. Algunas de estas bacterias viven simbióticamente con gusanos tubícolas gigantes, mejillones y almejas, proporcionando energía producida químicamente a estos organismos más grandes a medida que "respiran" el agua rica en azufre que sale del respiradero, a diferencia de cómo las plantas convierten la luz solar en energía en la superficie. Los microbios quimiosintéticos también se encuentran en el lodo podrido y pobre en oxígeno de las marismas, los manglares y los lechos de pastos marinos: "en cualquier lugar donde tenga barro negro apestoso, puede hacerse quimioautotrofia", dice Chuck Fisher, un biólogo de aguas profundas en Pennsylvania Universidad Estatal en College Park.
Pero lo que diferencia a los microbios del fondo marino de Lever es que no usan oxígeno en absoluto. Las bacterias simbióticas en los respiraderos hidrotermales a menudo se describen como "vida sin luz solar", pero aún dependen indirectamente de la luz solar mediante el uso de oxígeno producido por el sol en la reacción química para generar energía. Los microbios quimiosintéticos en las marismas se alimentan de plantas y animales en descomposición, que obtienen su energía de la luz solar. Incluso el sedimento de aguas profundas se acumula a partir de una variedad de animales muertos, plantas, microbios y gránulos fecales que dependen de la energía de la luz.
Los microbios de la corteza oceánica, por otro lado, dependen completamente de moléculas que no contienen oxígeno derivadas de la roca y completamente eliminadas de la fotosíntesis, como el sulfato, el dióxido de carbono y el hidrógeno. "En ese sentido, es un universo paralelo, ya que funciona con un tipo diferente de energía", dice Lever. Estas moléculas proporcionan mucha menos energía que el oxígeno, creando una especie de movimiento microbiano lento de los alimentos. Entonces, en lugar de dividirse y crecer rápidamente como muchas bacterias basadas en oxígeno, Fisher sospecha que los microbios en la corteza terrestre pueden dividirse una vez cada cien o mil años.
Un respiradero hidrotermal, cubierto con gusanos tubulares, arroja humo de azufre negro en la cresta de Juan de Fuca. Los microbios de la corteza oceánica se recolectaron cientos de metros debajo del fondo marino debajo de esta misma cresta. (Foto a través de la Universidad de Washington; NOAA / OAR / OER) Pero solo porque sean lentos no significa que sean poco comunes. "Hay muchos datos de que hay una gran biosfera muy productiva debajo de la superficie", dice Fisher.
Además, los tamaños de la población microbiana en diferentes áreas de la corteza pueden variar mucho, señala Huber. A través de sus estudios sobre el fluido encontrado entre las grietas en la corteza, ella dice que en algunas áreas el fluido contiene aproximadamente la misma cantidad de microbios que el agua estándar de aguas profundas recolectadas a profundidades oceánicas de 4.000 metros (2.5 millas): alrededor de 10, 000 microbios. células por mililitro. En otras regiones, como en Juan de Fuca Ridge, en el Océano Pacífico, donde Lever encontró sus microbios, hay menos células, alrededor de 8, 000 microbios por mililitro. Y en otras regiones, como en los fluidos no oxigenados profundos en los respiraderos hidrotermales, puede haber alrededor de 10 veces más.
No solo la cantidad de microbios varía según la ubicación, es posible que se encuentren diferentes especies microbianas en diferentes tipos de corteza. "Diferentes tipos de roca y diferentes tipos de química deberían dar lugar a diferentes tipos de microbios", dice Andreas Teske, un ecólogo microbiano de aguas profundas de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y coautor del artículo de Lever. La cresta de Juan de Fuca es un área relativamente caliente repleta de roca nueva, que tiende a estar hecha de minerales más reactivos y, por lo tanto, puede proporcionar más energía. Otras partes de la corteza son más viejas, compuestas de diferentes minerales y más frescas. Y, en algunas regiones, el agua oxigenada llega hasta las grietas.
Es este agua de mar infiltrante lo que evita que este ecosistema del fondo del mar exista en un plano completamente separado del nuestro oxigenado. "La corteza juega un papel importante en la influencia de la composición química del océano y la atmósfera, influyendo en última instancia en los ciclos en la tierra", dice Lever . Algunos de los compuestos creados por los microbios de la corteza oceánica a partir de rocas son solubles en agua y eventualmente ingresarán al océano. El azufre, por ejemplo, está presente en el magma, pero después de que los microbios lo usan como energía, se convierte en sulfato. Luego se disuelve y se convierte en un nutriente importante en la cadena alimenticia del océano.
El hallazgo de Lever de una comunidad microbiana en la corteza podría catalizar a la comunidad científica para responder estas preguntas. Por ejemplo, ¿qué tipos de microbios se encuentran donde , interactúan a través de grietas interconectadas en la roca, y qué papel juegan en el ciclo de minerales y nutrientes? De alguna manera, es un trabajo exploratorio muy básico. "Mucho de lo que hacemos en el fondo marino es similar a lo que estamos haciendo en Marte en este momento", dice Huber. "Controlar la curiosidad es muy similar a operar un ROV bajo el océano".
Aprende más sobre las profundidades del mar en el Portal del Océano del Smithsonian.
