9000 pies de profundidad

Jul 14, 2023

Por Universidad de Tokio 30 de agosto de 2023

Se han descubierto bacterias magnetotácticas, conocidas por alinearse con el campo magnético de la Tierra, en respiraderos hidrotermales de aguas profundas, ampliando sus hábitats conocidos y ofreciendo nuevos conocimientos sobre la historia de la Tierra y la búsqueda de vida extraterrestre. La existencia de estas bacterias en condiciones extremas plantea la posibilidad de encontrarlas en ambientes similares en otros cuerpos celestes como Marte. (Concepto del artista)

Se han encontrado en un nuevo hábitat bacterias que pueden alinearse con el campo magnético de la Tierra. Anteriormente vistas en tierra y en aguas poco profundas, ahora se ha confirmado que estas bacterias magnetotácticas prosperan en las profundidades de un respiradero hidrotermal. A pesar de las difíciles condiciones, las bacterias pudieron adaptarse y sobrevivir en un entorno que no era ideal para sus necesidades típicas.

Magnetotactic bacteria are of interest not only for the role they play in Earth’s ecosystem but also in the search for extraterrestrial life. Evidence of their existence can remain in rocks for billions of years. Their magnetic inclinations can also provide a record of how magnetic poles have shifted over time. This new discovery brings hope to researchers that the magnetic bacteria might be found in yet more unexpected locations, on Earth and perhaps even on MarsMars is the second smallest planet in our solar system and the fourth planet from the sun. It is a dusty, cold, desert world with a very thin atmosphere. Iron oxide is prevalent in Mars' surface resulting in its reddish color and its nickname "The Red Planet." Mars' name comes from the Roman god of war." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Marte o más allá.

Las bacterias magnetotácticas parecen tener superpoderes. Al igual que Magneto, el personaje de Marvel Comics, pueden "sentir" el campo magnético de la Tierra. Estos pequeños organismos contienen magnetosomas, cristales de hierro envueltos en una membrana, que se organizan para alinearse con el campo magnético de la Tierra y apuntar a las bacterias como una brújula.

Las chimeneas de sulfuro de metal generalmente se forman en círculos concéntricos con minerales de sulfuro ricos en cobre y hierro en el interior y minerales de sulfuro ricos en hierro o zinc en el exterior. La chimenea muestreada tenía 100 centímetros de alto, pero se han encontrado algunas que tenían 18 pisos de altura. Crédito: 2012, Yohey Suzuki

Esto hace que las bacterias viajen en la dirección de las líneas del campo magnético de la Tierra que van al norte o al sur, como trenes sobre una vía magnética. Como parte de su ciclo de vida, desempeñan un papel importante en el ciclo biogeoquímico del carbono, nitrógeno, fósforo y otros elementos clave de la naturaleza. Han sido bien estudiados en tierra y en aguas poco profundas, pero rara vez en aguas profundas, donde recolectarlos puede ser un desafío.

En septiembre de 2012, un equipo que incluía investigadores de la Universidad de Tokio se embarcó en un crucero científico por el océano hasta la depresión de las Marianas en el sur del Océano Pacífico occidental. Utilizando un vehículo submarino operado remotamente llamado HYPER-DOLPHIN, recogieron una “chimenea” de un campo de respiraderos hidrotermales a 2.787 metros (casi 4,5 veces la altura del Tokyo Skytree o más de 6 veces la altura del Empire State Building en Nueva York) bajo el agua. .

Hydrothermal vents are formed when seawater percolates down underground, eventually becoming superheated — up to 400 degrees CelsiusThe Celsius scale, also known as the centigrade scale, is a temperature scale named after the Swedish astronomer Anders Celsius. In the Celsius scale, 0 °C is the freezing point of water and 100 °C is the boiling point of water at 1 atm pressure." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> Celsius: por magma que hace que vuelva a hervir. El agua en erupción deposita minerales y metales en el océano que se acumulan para formar chimeneas, proporcionando un hábitat cálido y rico para muchas formas de vida únicas.

Como una brújula, los magnetosomas que contienen hierro en las bacterias se alinean hacia los polos magnéticos de la Tierra, obligándolas a moverse en dirección norte o sur dependiendo del hemisferio en el que habitan. Crédito: 2017, Toshitsugu Yamazaki

“Descubrimos bacterias magnetotácticas que viven en la chimenea, algo que no esperábamos. Debido a la forma de la chimenea, carece de un gradiente químico vertical claro que estas bacterias suelen preferir”, explicó el profesor asociado Yohey Suzuki de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Tokio. “Las bacterias que recolectamos contenían principalmente magnetosomas en forma de 'bala', que consideramos una forma 'primitiva' y, por lo tanto, deducimos que no han cambiado mucho durante muchos milenios. De hecho, el entorno en el que las encontramos es similar al de la Tierra primitiva hace unos 3.500 millones de años, cuando se estima que surgió el antepasado de las bacterias magnetotácticas”.

Las bacterias se recogieron del borde de la chimenea mediante un imán. Luego, el equipo examinó los datos genéticos y descubrió que estaban relacionados con la bacteria Nitrospinae, que se sabe que desempeña un papel importante en la fijación de carbono en ambientes de aguas profundas, pero que no contenía ningún grupo magnetotáctico.

"Los respiraderos hidrotermales de aguas profundas atraen la atención no sólo como lugar de nacimiento de una vida submarina única, sino también como un posible hábitat análogo para la vida extraterrestre", dijo Suzuki. "El entorno donde tomamos muestras de las bacterias es similar a lo que creemos que era Marte cuando todavía fluía agua en su superficie, hace unos 3 mil millones de años".

Los restos fosilizados de partículas magnéticas de bacterias magnetotácticas (conocidas como magnetofósiles) pueden conservarse en la roca durante miles de millones de años. Estos magnetofósiles pueden ayudar a los investigadores a reconstruir la historia geomagnética antigua y son buenos candidatos en la búsqueda de vida extraterrestre.

En 1996, el meteorito marciano Allan Hills 84001, de unos 3.600 millones de años de antigüedad, causó sensación en todo el mundo cuando parecía contener fósiles de cristales de hierro de vida similar a las bacterias. Desde entonces, esta afirmación ha sido ampliamente cuestionada, pero Suzuki todavía tiene esperanzas de futuros descubrimientos: “Las bacterias magnetotácticas proporcionan pistas para la diversificación temprana de las bacterias y esperamos que se encuentren más allá de la Tierra, tal vez en Marte o en lunas heladas. Por ahora, continuaremos buscando más evidencia de ellos en varios tipos y edades de rocas de la Tierra donde antes no se pensaba que habitaran”.

Referencia: “Magnetosomas en forma de bala y perfiles de genes de magnetosomas de base metagenómica en una chimenea de ventilación hidrotermal de aguas profundas” por Shinsaku Nakano, Hitoshi Furutani, Shingo Kato, Mariko Kouduka, Toshitsugu Yamazaki y Yohey Suzuki, 27 de junio de 2023, Frontiers in Microbiology. DOI: 10.3389/fmicb.2023.1174899

Esta investigación fue apoyada por el proyecto TAIGA, una subvención para la investigación científica en áreas innovadoras (#201090060 del Ministerio de Educación, Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT), Japón, una subvención para Investigación científica (B) (#19H0330100 de MEXT y JSPS KAKENHI (Números de subvención: 25287137 y 16K13896)