Ecosistema exótico que depende del azufre

Un reciente estudio ha permitido desentrañar los fascinantes detalles de un singular ecosistema formado en torno a una emanación de gases a 2,5 kilómetros de profundidad, cerca de la costa de Antofagasta, Chile. Este entorno submarino alberga una amplia diversidad de microorganismos implicados en los ciclos biogeoquímicos del azufre, el carbono y el nitrógeno, entre otros elementos químicos. A diferencia de la mayoría de emanaciones similares descritas hasta ahora, esta no presenta evidencia de emisión ni consumo de metano. La ausencia de esta sustancia, y su abundancia en azufre la convierten en un sistema de gran interés microbiológico y astrobiológico.

La investigación la ha liderado el Centro de Astrobiología (CAB), entidad conjunta del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA), en España todas estas instituciones.

La Fosa Perú–Chile es uno de los entornos marinos más profundos y estables de la Tierra, alcanzando profundidades superiores a los 8000 metros a lo largo de sus 6000 kilómetros de longitud. Esta región ha permanecido estable durante millones de años, lo que podría haber permitido la persistencia de “fósiles vivientes” en ella. La expedición Living Fossils of the Atacama Trench, parte del programa de año 2024 del Schmidt Ocean Institute (SOI) y liderada por Armando Azúa Bustos, investigador del CAB, se propuso explorar los ecosistemas de esta región remota. Como parte esencial de los objetivos de la expedición, se estableció la búsqueda de nuevas fuentes de emanación de gases. Estos “manantiales”, relativamente fríos, son puntos por los que gases y líquidos (principalmente metano y otros hidrocarburos) salen lentamente del subsuelo marino hacia el agua. Estos ambientes mantienen ecosistemas altamente especializados y forman “oasis marinos” en algunas zonas del fondo oceánico.

Durante una de las inmersiones de larga duración de la expedición, los investigadores identificaron una zona de sedimentos inusualmente oscuros. Este entorno albergaba formas de vida características de los ecosistemas formados en torno a las emanaciones de gases, incluyendo moluscos simbióticos que dependen de bacterias para aprovechar la energía de los gases presentes y extensas biopelículas blancas de microorganismos capaces de oxidar azufre. Mediante la extracción de ácido ribonucleico (ARN) de estas muestras, los investigadores caracterizaron las comunidades microbianas de los sedimentos de esta región.

Los sedimentos situados fuera de la influencia directa de la emanación presentaban características similares a las de otros ambientes de aguas profundas, donde las comunidades microbianas obtienen su sustento principalmente de la “nieve marina”, es decir, de materia orgánica que desciende desde la superficie oceánica. En estos entornos predominan los ciclos del carbono y del nitrógeno, con microorganismos especializados en la degradación de materia orgánica y amoniaco en presencia de oxígeno.

En contraste, en el entorno de la emanación son abundantes los procesos basados en el azufre. “La superficie de la emanación está cubierta por biopelículas de organismos oxidadores de azufre, mientras que el subsuelo alberga abundantes bacterias reductoras de sulfato. En conjunto, estos procesos apuntan a un ciclo del azufre muy activo”, explica Miguel Arribas Tiemblo, autor principal del estudio e investigador del CAB. Los análisis mineralógicos refuerzan estas observaciones. “La identificación de diversas formas cristalinas de pirita —incluyendo cristales de gran tamaño y framboides— proporciona evidencia indirecta de una reducción de sulfato activa que condiciona la geoquímica de los sedimentos”, añade Javier Sánchez España, científico del CAB.

Biopelículas microbianas observadas en las proximidades de la emanación de gases. (Imagen: adaptada del comunicado de prensa de la expedición (Schmidt Ocean Institute, SOI), bajo licencia CC BY 4.0)

De forma destacada, análisis adicionales revelaron una ausencia casi total de metano en el sitio. “Aunque el ciclo del azufre es relevante en las emanaciones de gases a nivel global, sus fluidos asociados suelen contener también hidrocarburos como el metano. Este no parece ser el caso aquí, lo que convierte a este lugar en un ecosistema único y especialmente interesante”, señala Arribas Tiemblo. En concordancia con esta observación, algunos microorganismos consumidores de metano —como las arqueas ANME, típicos habitantes de emanaciones de gases— no están presentes en las inmediaciones del sitio.

Las emanaciones de gases, junto con las chimeneas hidrotermales, se consideran similares a potenciales entornos habitables en los océanos presentes debajo de la superficie de algunas lunas de nuestro sistema solar, como Encélado y Europa. El descubrimiento de un ecosistema sostenido mayormente por procesos basados en el azufre amplía el rango de condiciones en las que podría existir vida fuera de la Tierra. Estos resultados expanden nuestro conocimiento actual sobre la capacidad de adaptación de la vida en ambientes extremos. Además, inciden en la importancia de seguir explorando el océano profundo como una ventana tanto al pasado de la vida en la Tierra, como a su existencia fuera de ella.

El estudio se titula “Carbon, nitrogen, and sulfur cycling unveil deep-sea microbial niches in the Atacama Trench”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Communications. (Fuente: CAB)