Microbios atrapados en el permafrost de Alaska “despertaron” tras miles de años: expertos explican el fenómeno

Un equipo de geólogos y biólogos dirigido por la Universidad de Colorado en Boulder viajó al Túnel de Permafrost, una instalación de investigación del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos que se extiende más de 107 metros por el suelo helado bajo Alaska. Dentro del túnel, los científicos recolectaron de las paredes muestras de permafrost de entre unos pocos miles y decenas de miles de años. Les añadieron agua y las expusieron a temperaturas entre 3 y 12 grados, que son extremadamente altas para el Ártico, pues querían simular lo que sucede en un verano de Alaska. Los resultados de este experimento fueron inesperados. 

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Alrededor del 15 por ciento de la superficie terrestre del hemisferio norte está cubierta de permafrost, un suelo formado por tierra, rocas y arena unidas por el hielo, con restos de animales y plantas, bacterias y otros microorganismos. Es más duro que el hormigón y permanece completamente congelado durante al menos dos años seguidos. 

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Al someter las muestras de este suelo a altas temperaturas, las colonias microbianas que habían permanecido congeladas en el permafrost durante miles de años –algunas por hasta 40.000 años– comenzaron a crecer lentamente durante los primeros meses. Sin embargo, a los seis meses su comportamiento cambió: empezaron a formar nuevas colonias y a producir estructuras viscosas llamadas “biopelículas”, visibles a simple vista.

Según el estudio, estas colonias no se parecen a las de la superficie y exhiben una diversidad reducida. Son capaces, al igual que otros microorganismos, de descomponer la materia orgánica y expulsarla al aire en forma de dióxido de carbono y metano, que son gases de efecto invernadero. Esto quiere decir que, en un escenario hipotético, tras un periodo de calor, los microbios pueden tardar varios meses en activarse, pero una vez lo hacen, empiezan a emitir estos gases en grandes cantidades. En ese sentido, si los veranos árticos se prolongan, mayores serán los riesgos para el planeta.

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“Puede que haya un solo día caluroso en el verano de Alaska, pero lo que importa mucho más es la prolongación de la temporada de verano, hasta el punto en que estas temperaturas cálidas se extienden hasta el otoño y la primavera”, dijo Tristan Caro, autor principal del estudio.

Sin embargo, aún no se tiene conocimiento sobre cómo se comportarán otros microbios congelados en el permafrost de otras partes de Alaska, Siberia y demás regiones del norte.

¿Por qué estos microbios pueden resistir temperaturas extremadamente bajas?

Los microbios son seres vivos que no podemos ver “a simple vista” y, para observarlos, es necesario un microscopio. Existen diferentes tipos: bacterias, hongos, nemátodos, protozoarios, virus, entre otros. De hecho, algunos de estos microorganismos tienen la capacidad de sobrevivir en ambientes muy extremos.

María Angélica Leal, bióloga e investigadora del Grupo de Ciencias Planetarias y Astrobiología de la Universidad Nacional, explica que, hacia la década de los setenta, los científicos comenzaron a realizar estudios cuyos hallazgos demostraron que algunos de estos seres vivos pueden soportar condiciones adversas, como sitios con temperaturas muy altas o muy bajas, así como altos niveles de salinidad o de acidez.

“Estamos hablando de agua casi en estado de ebullición, ambientes muy secos, pero también ambientes congelados. Se han hecho estudios en las regiones polares, tanto en la Antártida como en el Ártico, donde se han encontrado microorganismos que viven allí. No son muchas las especies que pueden hacer esto, pero sí existen”, dice la experta. 

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Por su parte, Alejandro Acosta, profesor de Biotecnología de la Universidad de La Sabana, apunta que, en el caso de los microbios, estos permanecen inactivos en el permafrost por ser menos complejos que otros organismos y tener un metabolismo reducido al mínimo, “que les permite consumir la mínima cantidad de energía”.

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Leal también menciona otro factor que ayuda a los microorganismos a sobrevivir a las bajas temperaturas: las adaptaciones en su estructura celular. La experta indica que, por ejemplo, las bacterias psicrófilas tienen en su membrana celular una mayor cantidad de grasa, lo que evita que, cuando comienza a bajar la temperatura, la célula se rompa. También comenta que existen bacterias capaces de generar ciertas sustancias que impiden la formación de cristales de hielo, como si se tratara de un anticongelante.

De hecho, el estudio de la Universida de Colorad explica que los microbios analizados dependen de diferentes tipos de lípidos para construir sus membranas celulares, compuestos que pudieron haberlos ayudado a sobrevivir a las condiciones de congelación y oscuridad durante milenios.

¿Qué es lo inusual en estos microorganismos?

Aunque el estudio no se centró en la supervivencia de los microbios a bajas temperaturas, es importante tener en cuenta cómo logran resistir estos organismos a condiciones tan extremas. Ahora bien, su capacidad para expulsar dióxido de carbono y metano es otro factor para analizar.

Cuando el permafrost está congelado, las plantas del suelo y demás materia orgánica no pueden descomponerse. Pero al descongelarse, los microbios comienzan a degradarla, un proceso que libera gases de efecto invernadero a la atmósfera. De hecho, la producción de estos gases es un proceso común que, incluso, realizan los seres humanos y otros seres vivos que no son necesariamente microorganismos.

Entonces, ¿cuál es la novedad del estudio? La rapidez con la que crecieron las colonias microbianas en menos de un año. “El estudio tiene una contribución muy valiosa, pues demuestra que estos microorganismos se pueden recuperar en una escala de tiempo que nos puede parecer larga –seis meses–, pero que en una escala evolutiva es poco”, dice Acosta.

¿Es posible que la cantidad de gases expulsados influyan en el cambio climático?

La tasa de crecimiento es clave para entender la alta producción de gases de efecto invernadero, lo que quedó demostrado en el estudio. Sin embargo, según Leal, ahora lo que queda es hacer un análisis detallado para determinar si esa contribución es lo suficientemente considerable frente a la actividad industrial que tenemos hoy, la cual libera más dióxido de carbono, metano y otros gases.

“Hay un riesgo latente, pero habría que revisar en detalle qué tanto realmente contribuye en dióxido de carbono y si no es tal vez una falsa alarma en proporción a lo que producimos nosotros como seres humanos”, dice la experta. 

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Acosta también coincide en que es posible que se produzca un escenario en el que los aportes de gases de efecto invernadero inciden en el cambio climático. Aunque considera que simularlo será muy difícil, señala que, a partir de esta investigación, surgirán más estudios que buscarán un vínculo entre este tipo de microbios, el aumento de la emisión de dióxido de carbono y metano y, por lo tanto, el incremento de las temperaturas.