Enorme diversidad microbiana adaptada a condiciones extremas

Un nuevo estudio ha identificado cientos de nuevos genomas microbianos de especies previamente desconocidas en una terraza lacustre de 11.000 años de antigüedad de la laguna Lejía, un lago en el Altiplano chileno. Estos microorganismos muestran una gran diversidad de metabolismos para vivir en condiciones de alta salinidad, con presencia de azufre y de arsénico y con escasa materia orgánica, y podrían revelar pautas que siguieron los hipotéticos microorganismos marcianos cuando en un pasado lejano los lagos de Marte en los que vivían comenzaron a desecarse.

La investigación es obra de un grupo internacional de científicos liderado desde el Centro de Astrobiología (CAB) y el Instituto IMDEA Agua, ambas entidades en España. El CAB es un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), en España.

El estudio forma parte de una campaña de campo organizada por el Instituto SETI y financiada por el Instituto de Astrobiología de la NASA, en Estados Unidos, y se ha llevado a cabo en colaboración con investigadores de la Universidad de Duisburgo-Essen y la Universidad de Kiel, ambas en Alemania.

El Altiplano andino alberga lagos a gran altitud (más de 4.000 metros) en proceso de desecación debido a la alta evaporación y la baja precipitación. A medida que estos lagos se secan, los microorganismos de los sedimentos de las orillas del lago (o terrazas) quedan expuestos a la escasez de agua, frío extremo, y salinidad. «Estos microorganismos ayudan a comprender la adaptación microbiana a las condiciones extremas para la vida en la Tierra y fuera de ella. Por ejemplo, en la historia temprana de Marte hubo lagos en la superficie del planeta que sufrieron una desecación rápida y completa, por lo que los lagos del Altiplano son análogos terrestres únicos de los actuales “paleolagos” marcianos», comenta María Ángeles Lezcano, actualmente investigadora de IMDEA Agua y autora principal del trabajo.

En este trabajo, se combinaron potentes técnicas moleculares, como la metagenómica (el estudio de los genomas de todos los microorganismos de una muestra), con análisis geoquímicos y mineralógicos, en muestras tomadas de un perfil vertical de una terraza de 11.000 años de antigüedad de la orilla de la laguna Lejía.

Laguna Lejía, situada a 4.325 metros de altitud, en proceso de desecación, con los sedimentos antiguos (o terrazas) a la izquierda. (Foto: CAB)

«La mineralogía y la geoquímica de los sedimentos revelan fluctuaciones del nivel del agua en los últimos 11.000 años. El azufre, el sodio y el cloro son los elementos más abundantes, y el arsénico también está presente. Sin embargo, el carbono orgánico, del que suelen depender los microorganismos, es escaso», comenta Víctor Parro, director del Centro de Astrobiología y coautor del estudio. A pesar de ello, los sedimentos albergan una enorme diversidad de microorganismos. «Se recuperaron un total de 591 genomas nuevos, siendo 572 de bacterias y 19 de arqueas. De estos 591 genomas, el 98,8% son especies aún no descritas y, por tanto, nuevas para la ciencia», asegura Lezcano.

La mayoría de los microorganismos presentes en los sedimentos de Laguna Lejía pueden utilizar el azufre, nitrógeno y arsénico, y algunos incluso pueden oxidar monóxido de carbono. «Estos hallazgos amplían la lista de microorganismos implicados en los ciclos biogeoquímicos del carbono, azufre y nitrógeno. Esta enorme diversidad metabólica microbiana puede abrir oportunidades para aplicaciones biotecnológicas y ampliar el conocimiento sobre los límites de la vida en la Tierra», comenta María Ángeles Lezcano.

«La presencia de depósitos de sales como carbonatos, sulfatos y cloruros, y el efecto protector sobre la biomasa que estos ejercen, redundan en la relevancia de los “paleolagos” marcianos como lugares preferentes de aterrizaje para misiones en busca de vida. Ese es caso del paleolago del cráter Jezero, estudiado en estos momentos por el rover Perseverance de NASA», concluye Víctor Parro.

El estudio se titula “Hyperexpansion of genetic diversity and metabolic capacity of extremophilic bacteria and archaea in ancient Andean lake sediments”. Y se ha publicado en la revista académica Microbiome. (Fuente: CAB)