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Los microbios árticos congelados están despertando


Fuente: Scientific American - Por Kimberley R. Miner, Arwyn Edwards, Charles Miller en Noviembre 20, 2020

El permafrost de deshielo está liberando microorganismos, con consecuencias que aún se desconocen en gran medida


En agosto de 2019, Islandia celebró un funeral por el glaciar Okjökull, el primer glaciar islandés perdido por el cambio climático. La comunidad conmemoró el acontecimiento con una placa en reconocimiento de este cambio irreversible y de los graves impactos que representa. A nivel mundial, las tasas de derretimiento de los glaciares casi se han duplicado en los últimos cinco años, con una pérdida media de 832 mmw.e. (milímetros de agua equivalente) en 2015, que aumentará a 1.243 mmw.e. en 2020 (WGMS). Esta alta tasa de pérdida disminuye las reservas glaciales de agua dulce y cambia la estructura del ecosistema circundante.


En los últimos 10 años, el calentamiento en el Ártico ha superado las proyecciones con tanta rapidez que los científicos sugieren ahora que los polos se están calentando cuatro veces más rápido que el resto del planeta. Esto ha llevado al derretimiento de los glaciares y a niveles de deshielo del permafrost que no se preveía que ocurrieran hasta 2050 o más tarde. En Siberia y el norte de Canadá, este deshielo abrupto ha creado formas terrestres hundidas, conocidas como thermokarst, en las que el permafrost más antiguo y profundo se expone al aire caliente por primera vez en cientos o incluso miles de años.


A medida que el clima global continúa calentándose, muchas preguntas están sin responder sobre el ambiente periglacial. Entre ellas: a medida que aumente la infiltración de agua, ¿se descongelará el permafrost más rápidamente? Y, de ser así, ¿qué organismos congelados durante mucho tiempo podrían "despertar"?


El permafrost cubre el 24% de la superficie terrestre de la Tierra, y los componentes del suelo varían según la geología local. Las tierras árticas ofrecen una biodiversidad microbiana inexplorada y retroalimentación microbiana, incluyendo la liberación de carbono a la atmósfera. En algunos lugares, se encuentra enterrado el carbono de cientos de millones de años. Las capas aún pueden contener antiguos microbios congelados, megafauna del Pleistoceno e incluso víctimas de viruela enterradas. A medida que el permafrost se descongela con mayor rapidez, el desafío emergente de los científicos es descubrir e identificar los microbios, las bacterias y los virus que pueden estar despertándose.


Algunos de estos microbios son conocidos por los científicos. Las Arcaea metanogénicas, por ejemplo, metabolizan el carbono del suelo para liberar metano, un potente gas de efecto invernadero. Otros microbios del permafrost (metanótrofos) consumen metano. El equilibrio entre estos microbios desempeña un papel fundamental en la determinación del calentamiento climático futuro.


Otros son conocidos pero tienen un comportamiento impredecible después de su liberación. Nuevas evidencias de genes que se mueven entre ecosistemas en proceso de descongelación indican una reestructuración a múltiples niveles. En el Océano Ártico, la bacteria planctónica Chloroflexi ha adquirido recientemente genes utilizados para degradar el carbono de las especies terrestres de Actinobacteria. A medida que los ríos árticos hinchados por el deshielo transportaban al mar los sedimentos del permafrost en proceso de deshielo, también se transportaban los genes para procesar el carbono del permafrost.


El deshielo del permafrost en Siberia provocó un brote de ántrax en 2018 y la muerte de 200.000 renos y un niño. Pero las resistentes esporas de Bacillus anthracis pueden representar una excepción al brutal ciclo de congelación-descongelación que degrada patógenos bacterianos y virales más delicados. Sus características adaptables les han permitido permanecer congeladas y viables durante siglos de inactividad.


Los organismos que coevolucionaron dentro de los ecosistemas ahora extintos desde el Cenozoico hasta el Pleistoceno también pueden emerger e interactuar con nuestro medio ambiente moderno de formas totalmente novedosas. Un ejemplo potencial, la especie emergente de ortopoxvirus Alaskapox que causa lesiones en la piel, ha aparecido y desaparecido en Alaska dos veces en los últimos cinco años. Es posible que el virus se haya transmitido por contacto animal-humano, pero el origen de este nuevo virus sigue siendo desconocido.


Los microbiomas del Ártico contienen microbios resistentes y tenaces adaptados al frío. Algunas especies sobreviven como psicófilos, un tipo de especie especializada muy adaptada a la exposición prolongada a condiciones de subcongelación. Estas especies pueden perderse con el calentamiento. Otras sobreviven siendo altamente adaptables, habitando muchos y variados nichos. Comprender más sobre la ecología y la diversidad genómica ofrece una ventana al microbioma del Nuevo Ártico. Estos microbios generalistas que se adaptan a diversas condiciones son los probables ganadores, ya que perdemos la criósfera.


Y luego hay microbios que son totalmente desconocidos para los científicos, que pueden representar una nueva amenaza.


Está claro que cuanto más caliente hagamos el Ártico, más raro será, ya que las temperaturas en la superficie se vuelven más extremas y el deshielo se profundiza. Con la coalescencia de los microbios que despiertan de las condiciones profundas y superficiales sin precedentes en la historia de la humanidad, es un desafío evaluar los riesgos con precisión sin mejorar los conjuntos de datos microbianos del Ártico. Debemos prestar atención tanto a las incógnitas conocidas, como las bacterias resistentes a los antibióticos, como a las incógnitas desconocidas, incluyendo los riesgos potenciales de la resurrección de antiguos y mal descritos genomas virales del hielo del Ártico por parte de biólogos sintéticos.


Por todas estas razones, debemos establecer pautas para la futura investigación del Ártico. A medida que aumentan los viajes por la región, también aumenta la probabilidad de exportación e importación de patógenos. Las directrices de protección planetaria que siguen las agencias espaciales para prevenir la contaminación interplanetaria pueden proporcionar un marco para que la investigación microbiana pueda continuar con seguridad. Es preciso establecer medidas de vigilancia biológica para proteger a las comunidades del Ártico y de otras regiones. A medida que el Ártico continúa transformándose, una cosa está clara: a medida que el cambio climático calienta este depósito microbiano durante el siglo XXI, todavía no se sabe toda la gama de consecuencias.


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