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Bacterias de las profundidades del mar
( Publicado en Revista Creces, Abril 1985 )
Bacterias se encargan de nutrir a extrañas lombrices y a otros animales del fondo
marino, generando alimento a partir de una fuente poco común: productos químicos
altamente tóxicos. Este extraño metabolismo abre una nueva interrogante a la biología.
Resulta difícil imaginar lombrices más extrañas: son gigantes comparadas con la
lombriz de tierra, pudiendo llegar a medir hasta 3 metros de longitud. No tienen boca,
ojos ni tracto intestinal. Parodiando a las tortugas, estas lombrices se esconden en
unos tubos blancos de textura gomosa de 9 cm de diámetro y extienden hacia afuera
de ellos, por uno de los extremos, un apéndice plumoso y esponjoso. La mayoría de las
lombrices tubulares descubiertas hasta la fecha mediante exploración submarina
(geológica y biológica) habitan en uno de los ambientes más inhóspitos conocidos hasta
la fecha: cerca de las chimeneas hidrotermales -grietas o fisuras por las que brota agua
hirviendo -a profundidades de 3000 o más metros en el fondo del océano Pacífico
(CRECES 10/11, 3, 38-40). Las lombrices se agrupan en torno a estas chimeneas y
fijan la parte Inferior de sus tubos a las rocas en todo el borde de las fisuras, mientras
sus apéndices plumosos ondean suavemente en la corriente que éstas generan.
Las lombrices no están solas en estos lugares semi-infernales. Poblaciones
extraordinariamente densas de almejas, lapas, jaibas de patas largas y algunos peces
merodean y prosperan en este hábitat que se torna un verdadero oasis en medio de la
aridez del fondo.
Hábitat químico
Hasta el momento se han descubierto comunidades en siete lugares diferentes a lo
largo de miles de kilómetros en el Océano Pacífico. Cada comunidad presenta pequeñas
diferencias en la composición de sus animales; juntas, ellas incluyen tres nuevas
familias y docenas de nuevas especies. Hace un año un biólogo descubrió en el Golfo de
México algo completamente inesperado: una comunidad de animales casi idénticos a
aquellos encontrados en el Océano Pacífico, pero con una diferencia importante:
habitan un área fría y sin chimeneas termales. Actualmente se piensa que las lombrices
y los animales que viven cerca de ellos pueden existir en las profundidades de todos los
océanos del mundo.
Aunque se han descubierto comunidades de lombrices-tubo esparcidas en varios
lugares del océano, el modo como ellas subsisten no es nada de común. En lugar de
depender de las plantas para subsistir, estos animales utilizan bacterias especiales para
proveerse de alimento. Estas bacterias a su vez emplean productos químicos
contenidos en el agua arrojados par las chimeneas, para elaborar el alimento, en forma
similar a como las plantas utilizan la luz solar.
En un principio los científicos pensaron que los animales que vivían alrededor de los
respiraderos simplemente comían bacterias. Algunos lo hacen, pero no las lombrices ni
las almejas; ellas en cambio, de alguna forma han incorporado las bacterias vivas en
sus cuerpos logrando un beneficio mutuo. A cambio de los nutrientes y de protección
contra otros animales, las bacterias producen alimento suficiente para mantener a sus
huéspedes.
En 1983 se descubrió que las lombrices y almejas habían desarrollado una forma
especial de mantener las bacterias vivas en su interior, mientras su sangre provee a las
bacterias con los productos químicos que ellas necesitan para elaborar el alimento.
También se descubrió una serie de animales y bacterias que viven en forma simbiótica
en otros hábitats, por ejemplo en pantanos. Hoy día se sabe que este extraño modo de
existencia es muy antiguo. Recientemente un grupo de geólogos reportó el
descubrimiento de lombrices-tubo fosilizadas en la Península Arábica, lo que significa
que su antigüedad data de al menos 95 millones de años.
Sin fotosíntesis
La historia de estas extrañas comunidades biológicas comenzó a conocerse con el
descubrimiento del primer respiradero hidrotermal en 1977. Un complejo análisis de las
temperaturas del océano condujo a los geólogos a pensar que deberían existir fuentes
de agua muy caliente en algunos lugares del suelo oceánico, donde el interior fundido
de la Tierra se encuentra cerca del piso marino.
El descubrimiento de una extraña fauna dio origen a nuevas investigaciones y los
científicos comenzaron a tratar de entender cómo pueden sobrevivir estos animales. La
mayoría de los otros ecosistemas dependen de los vegetales para convertir la energía
del sol en hidratos de carbono, proteínas y grasas, las formas de energía que los
animales necesitan. Sin embargo, a esas profundidades no llega la luz solar. Los
animales aquí no dependen de la fotosíntesis, sino de los componentes químicos de los
gases que emergen desde el fondo de la Tierra. En un proceso llamado
""quimiosíntesis"", las bacterias usan la energía química de los compuestos inorgánicos
para convertir el dióxido de carbono en moléculas orgánicas que finalmente formarán
los hidratos de carbono y en especial los azúcares. Los compuestos que las bacterias
usan provienen del fluido hidrotermal, que difiere totalmente en su composición al agua
de mar en condiciones normales.
El fluido se forma cuando el agua de mar que se escurre por entre las grietas del suelo
oceánico penetra profundamente y circula entre las rocas calientes para aflorar
nuevamente a través de los respiraderos. El agua lixivia (lava) los productos químicos
de las rocas, mientras su temperatura se eleva hasta 400°C., lo que altera
químicamente los elementos que ella contiene. Un compuesto sulfurado en agua, por
ejemplo, se transforma en ácido sulfhídrico: un producto químico más tóxico que el
cianuro para la mayoría de los animales superiores. Algunas bacterias no sólo son
inmunes a las propiedades tóxicas de este compuesto, sino que basan su metabolismo
en él. Las bacterias mantienen al resto de los animales que habitan los respiraderos de
diferentes formas. Al igual que los vacunos, algunos animales en esta área ""pastan""
bacterias: los parientes de choros y cholgas las atrapan filtrando el agua.
Un misterio
Las lombrices-tubo desconcertaron durante mucho tiempo a los biólogos, porque
resultaba un misterio entender de qué forma se podían alimentar de las bacterias o de
alguna otra cosa si carecían de boca e intestinos. La incógnita comenzó a dilucidarse en
1980, cuando surgieron las primeras respuestas al dilema. El examen con microscopio
de los tejidos de la lombriz reveló la presencia de bacterias entre las células, y luego se
indagó qué tipo de enzimas producían estas bacterias cuando usaban el ácido
sulfhídrico para elaborar el alimento en el proceso de quimiosíntesis. Se buscaron las
enzimas y se encontraron y tipificaron.
Si ya era obvio que las bacterias eran las que nutrían a las lombrices, quedaba una
interrogante fundamental: ¿Qué obtienen las bacterias a cambio? En la sangre de la
lombriz se encontró una proteína que concentra el ácido sulfhídrico y lo transporta a
través de su cuerpo hasta la bacteria, estimándose que tal proteína es un tipo especial
de hemoglobina (encargada normalmente del transporte de gases hacia y desde los
tejidos en gran cantidad de animales). La ""hemoglobina"" de la lombriz-tubo no sólo
transporta oxígeno, sino también ácido sulfhídrico. Así como los pulmones absorben el
oxígeno del aire, el apéndice plumoso de esta lombriz absorbe ácido sulfhídrico, dióxido
de carbono y oxígeno disuelto en el agua. La sangre transporta esta hemoglobina
cargada de los productos químicos sin liberar el ácido sulfhídrico tóxico hasta que llega
a las bacterias.
Respecto a las almejas que también viven en tan inhóspito hábitat, se descubrió que
poseen una proteína sanguínea similar, lo que indicaría que ellas obtienen también la
mayor parte de su alimento a partir de las bacterias que hospedan entre sus células. La
almeja se introduce entre las fisuras proyectando sus sifones tubulares hacia el
exterior, para así succionar el oxígeno y el dióxido de carbono del agua fría que está
más arriba. Por otra parte, cada almeja extiende su pie (lengua) abundante en sangre
hacia el interior de las fisuras, para absorber el ácido sulfhídrico. Todos estos
ingredientes se reúnen en sus branquias, donde las bacterias están preferentemente
alojadas.
Antes de que se descubriera la simbiosis de lombrices y almejas con las bacterias, el
único animal conocido por hospedar a organismos extraños era el coral, muchos de los
cuales contienen algas. Ahora los biólogos parecen concluir que animales y bacterias
pueden asociarse en cualquier medio ambiente que posea alguna fuente de oxigeno y
compuestos ricos en energía, como el ácido sulfhídrico. Se ha descubierto, por ejemplo,
que almejas que viven en aguas poco profundas o enterradas en la arena donde hay
materias en descomposición (tanto que ellas mismas tiñen sus valvas de negro), o en
bancos cerca de botaderos de aguas servidas, también contienen bacterias simbióticas.
Quizás esto ayude a explicar por qué razón siempre es dable encontrar pepinos de mar
(holoturias) junto a poblaciones de almejas, en suelos arenosos. Hallazgos recientes en
el fondo frío del Golfo de México han identificado poblaciones de lombrices-tubo junto a
almejas, lapas, mejillones y pepinos de mar púrpura, en suelos con alta proporción de
ácido sulfhídrico. Estos descubrimientos hacen pensar a los biólogos que estas
comunidades deben existir en todos los océanos del mundo.
¿Durante cuánto tiempo han existido las comunidades de lombrices-tubo y cómo se han
esparcido por los océanos? No se tiene aún ninguna idea de cómo los animales se
trasladan de un respiradero hidrotermal a otro cuando las fuentes se agotan. Tampoco
se sabe de qué forma se reproducen y cómo las lombrices jóvenes incorporan las
bacterias a su cuerpo. La investigación, entretanto, continua intensamente en todos los
mares.
Para saber más
1. Discovery, julio 1984, pp. 7 1-74.
Artículo extraído de CRECES EDUCACIÓN - www.creces.cl