Microbios y cambio climático
Dos estudios apuntan a que hay que considerar a las comunidades microbianas en los estudios sobre cambio climático.
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Los microbios no sólo fueron los únicos habitantes de la Tierra en miles de millones de años y lo serán en el futuro, sino que además determinan la vida en este mundo. Intervienen en todos los ciclos de los elementos, a veces de forma crucial.
Aunque para formar cualquier proteína o el ADN se necesite nitrógeno, este elemento no se puede tomar directamente de la atmósfera, sino que necesita ser fijado por unos microorganismos específicos que encargan de la tarea. Esta tarea de fijación consiste en tomar nitrógeno gaseoso y obtener compuestos nitrogenados que sí puedan ser usados por los metabolismos de otros seres.
Dos trabajos independientes señalan los efectos en las comunidades microbianas de los océanos y en la corteza terrestre si seguimos con nuestras emisiones de dióxido de carbono.
En el primer estudio, realizado por David Hutchins del USC Dornsife College, se estudió la respuesta de la comunidad microbiana marina al cambio climático. Es muy importante saber quiénes se podrán adaptar y quienes desaparecerán debido a este cambio, pues esta comunidad tiene relación con el resto de las criaturas que viven los océanos.
Especialmente importantes son las cianobacterias fijadoras de nitrógeno, sin las cuales el resto de la vida marina no existiría.
Según Hutchins sus hallazgos muestran que el dióxido de carbono tiene el potencial de controlar la biodiversidad de estos organismos clave de la biología marina y que nuestras emisiones (provocadas por la quema de combustibles fósiles) son probablemente responsables del tipo de fijadores de nitrógeno que haya en los océanos.
Añade que esto tiene toda clase de ramificaciones para los cambios en la cadena alimenticia del océano y sobre la productividad, incluso para los recursos que los humanos tomamos del mar, como las reservas pesqueras.
Este investigador y su equipo estudiaron dos grupos principales de cianobacterias fijadoras de nitrógeno: Trichodesmium y Crocosphaera. La primera forma colonias flotantes que se ven a simple vista y la segunda, aunque no forma colonias, es muy abundante.
En estudios previos se proponía que estos microorganismos serían los grandes beneficiados del cambio climático al haber más dióxido de carbono disponible. Pero estos estudios sólo examinaron una de las dos variedades.
Algunas cepas que crecen mejor con altos niveles de dióxido de carbono, pero otras no prosperarán en una Tierra más caliente.
El cambio climático no eliminará los fijadores de nitrógeno gracias a la redundancia del sistema natural. Lo que ocurrirá será que las variedades que prosperen serán distintas a las que habían antes de nuestras emisiones.
“No estamos enteramente seguros de cómo esto cambiará los océanos del futuro”, dice Hutchins.
El segundo estudio de Ferran Garcia-Pichel (Arizona State University) y su equipo se ha centrado en las cianobacterias fijadoras de nitrógeno del suelo. Hay preocupación sobre los efectos que el cambio climático tendrá sobre las comunidades microbianas. Sobre todo de las que forman la corteza del suelo en regiones áridas, como los desiertos de EEEUU. Un cambio en estas comunidades podría tener consecuencias sobre la fertilidad del suelo y la erosión.
Este equipo de investigadores recolectó muestras de corteza del suelo desde Oregón a Nuevo México y en Utah y California. Posteriormente estudió las secuencias de ADN microbiano que contenían.
Aunque encontraron miles de especies de microorganismos, para sorpresa de los investigadores, encontraron solamente dos especies de cianobacterias fijadoras: Microcoleus vaginatus y Microcoleus steenstrupii. Además una de ellas siempre dominaba sobre la otra dependiendo de la región. Daba la impresión de que se repartían el territorio. La primera era más abundante el los desiertos más fríos y la segunda era más prevalente en los desiertos del sur. Aunque sus nombres son similares se trata de especies distintas y no están emparentadas. Son distintas tanto desde el punto anatómico como del tipo de corteza que forman y cómo estabilizan el suelo.
Estas cortezas son cruciales debido a los beneficios ecológicos que producen para la salud ecológica de las tierras áridas, pues protegen el suelo de la erosión y contribuyen a la fertilidad del suelo mediante la fijación de nitrógeno y dióxido de carbono.
En el estudio se consideró la química local, el clima la lluvia y la temperatura y se descubrió que la temperatura es la que más afecta a estas comunidades microbianas. Esta correlación teórica se puso a prueba en cultivos de laboratorio, confirmándose los resultados.
El problema es que la temperatura no es ahora estable debido al cambio climático. Se predice que en las zonas estudiadas se produzca un aumento de un grado por década (no se especifica si ºC o ºF).
Estos investigadores predicen que los próximos 50 años las cianobacterias de temperaturas cálidas borrarán del mapa a las que les gustan temperaturas más frías y M. steenstrupii podría dominar completamente esos ecosistemas.
El problema es que no se sabe mucho acerca de estos microbios y, por tanto, de las consecuencias que tendrá para esos ecosistemas la ausencia de M. vaginatus. No se sabe los efectos que esto tendrá sobre la fertilidad y la erosión.
Estas especies tienen cientos de millones años y pueden ser encontradas en todo el planeta. Pero la variación genética de M. steenstrupii es muchísimo mayor que la de M. vaginatus, lo que hace a la primera muchos más vieja en términos evolutivos.
Garcia-Pichel cree que el patrón de temperatura detectado en los EEUU es probable similar en otras partes del mundo y que, por tanto, no será fácil para M. vaginatus evolucionar lo suficientemente rápido como para tolerar altas temperaturas.
Añade que este estudio es relevante más allá de la ecología del desierto y que ejemplifica que la distribución microbiana y el reparto de sus habitats pueden verse afectados por el cambio global. “Este estudio nos dice claramente que no podemos despreciar los microbios de nuestras consideraciones”, dice Garcia-Pichel.
Este equipo de científicos hace una llamada a todos los investigadores para que el estudio de los microorganismos se incluya en la investigación del cambio climático.
Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4153
Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Nota de prensa.
Artículo original.
7 Comentarios
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miércoles 10 julio, 2013 @ 11:04 am
Hace años supe la clave de todo esto.
Y lo supe, en la biología de superficie, no marina.
No me lo podía creer, era de esas noticias que te revelan hasta que punto todo esta atado con ‘alfileres’.
Efectivamente, el nitrógeno, absolutamente necesario, no lo pueden coger ni las mismas plantas, directamente, del aire, como si cogen al carbono en la fotosíntesis.
Eran microorganismos (como bien dice, «El segundo estudio de Ferran Garcia-Pichel (Arizona State University) y su equipo se ha centrado en las cianobacterias fijadoras de nitrógeno del suelo.»).
Los inmensos bosques de la Tierra, sus inmensas selvas, las miles de razas de herbívoros, y carnívoros que viven de los herbívoros, todos, para, simplemente (¡¡¡¡simplemente!!!!) poder construir su ADN, su ARN, necesitan átomos de nitrógeno.
La atmósfera que les rodea, tiene un 22% (Creo era de ese orden) de moléculas de N2.
¿Que fácil lo tendrían, no?.
Pues no, no es so easy.
Sin esos microorganismos, todo se caería.
Parece sorprendente, increíble, pero bueno, es la naturaleza.
Una preguinta, ¿Como consiguen el nitrogeno los seres vivos que habitan en el fondo del oceano, o a 150 metros bajo el fondo del océano, o los que se han detetectado en el lago Bostok, 15 millones de años sin aire en sus superficie?.
En el primer caso, cabe pensar en el nitrógeno de los cadáveres que caen de la superficie, pero ¿Los de 150 metros bajo la superficie, o los del Vostok?.
Javier
jueves 11 julio, 2013 @ 10:33 am
Bueno, alguna cosa en común tendrán ambos Microcoleus, aunque su especie sea distinta. Para empezar ambas pertenecen al mismo género y se ocupan de los suelos.
Estimado Theti… (para abreviar): El lago Vostok no parece ser tan antiguo como dices y, en todo caso, es muy poco lo que se sabe sobre él. Existen algunas formas de fijar el nitrógeno que no son bióticas aunque vayan a parar a la biosfera. Quizá en esos «abajos» el manto proporcione soluciones de energía; de materia prima no sé. A lo mejor el agua o el hielo tienen aire disuelto. Deberemos esperar.
Saludos.
sábado 13 julio, 2013 @ 1:55 am
Las casi 50.000 tormentas eléctricas con rayos que se producen diariamente en la tierra (Wikipedia) son una fuente importante de la fijación del nitrógeno atmosférico. Un viaje por la meseta andina en el norte de Chile, mi país, durante una tormenta eléctrica es un espectáculo espeluznante(literalmante)con una prodigiosa cortina de rayos.
sábado 13 julio, 2013 @ 10:07 am
Estimado «fernando romero»: He buscado por Wiki y no encuentro la dirección. Como es un tema tan interesante, ¿te importaría darla?
Gracias anticipadas.
sábado 13 julio, 2013 @ 10:54 pm
Tomás, es fácil de encontrar:
http://en.wikipedia.org/wiki/Thunderstorm
A 1953 study found that the average thunderstorm over several hours expends enough energy to equal 50 A-bombs of the type that was dropped on Hiroshima, Japan during World War Two.
The Fermi Gamma-ray Burst Monitor results show that gamma rays and antimatter particles (positrons) can be generated in powerful thunderstorms. It is suggested that the antimatter positrons are formed in terrestrial gamma-ray flashes (TGF). TGFs are brief bursts occurring inside thunderstorms and associated with lightning. The streams of positrons and electrons collide higher in the atmosphere to generate more gamma rays. About 500 TGFs may occur every day worldwide, but mostly go undetected.
http://en.wikipedia.org/wiki/Lightning
Lightning occurs approximately 40–50 times a second worldwide, resulting in nearly 1.4 billion flashes per year.
1.400 millones por año son 3,83 millones de rayos por día.
The production of X-rays by a bolt of lightning was theoretically predicted as early as 1925 but no evidence was found until 2001/2002, when researchers at the New Mexico Institute of Mining and Technology detected X-ray emissions from an induced lightning strike along a grounded wire trailed behind a rocket shot into a storm cloud. In the same year University of Florida and Florida Tech researchers used an array of electric field and X-ray detectors at a lightning research facility in North Florida to confirm that natural lightning makes X-rays in large quantities during the propagation of stepped leaders. The cause of the X-ray emissions is still a matter for research, as the temperature of lightning is too low to account for the X-rays observed.
Bonus:
http://en.wikipedia.org/wiki/Thundersnow
Es interesante porque el cambio climático podría traernos regalitos de este tipo. Con más frecuencia que la presentan actualmente, se entiende.
Por cierto, el miedo a los relámpagos (que se dice lo padecía el conocido sociópata Julius Caesar) es astrafobia, yo pensaba que era astropofobia o tonitrofobia (esta última a los truenos, claro). Dos conexiones mentales de saltamontes, el apóstol Santiago es llamado «hijo del trueno» (junto a su hermano Juan), «boanerges» (Marcos, 3:17: et Iacobum Zebedaei et Iohannem fratrem Iacobi et imposuit eis nomina Boanerges quod est Filii tonitrui), lo cual no tiene ni pies ni cabeza a los conocimientos de la actual exégesis, y da pie a mi hipótesis si algunos seres humanos podrían tener sensibilidad a nivel consciente de algún tipo de efectos -cualesquiera que fuesen- de los rayos (que son muchísimos). Como mínimo, su percepción a través de los sentidos habituales y una reacción emocional a ellos, eso es obvio.
lunes 15 julio, 2013 @ 10:24 am
Muchas gracias, amable Dr. Thriller: Ambos artículos son muy interesante y exhaustivos. La cifra resulta asombrosa ¡unos 4 millones de rayos al día! No me lo podía imaginar. Y es muy posible que en la atmósfera primitiva, mucho más energética, fuesen aún más frecuentes. A ver si va a estar en lo cierto Oparin.
Mil gracias.
lunes 15 julio, 2013 @ 11:06 am
«The cause of the X-ray emissions is still a matter for research, as the temperature of lightning is too low to account for the X-rays observed.»
Primero, muchas gracias Fernado Romero por la información, ciertamente, las descargas ionizaran las moléculas de nitrógeno (Creo que en la atmósfera no hay átomos sueltos, sino en forma de moléculas biatomicas, N2) y supongo que formara oxido con el oxigeno (NO, oxido nítrico), que será mas fácilmente aceptable por los organismos.
En fin, esto se lo dejo a los químicos y biólogos, pero ciertamente, los datos de rayos por dia, son inmensos (Y la energia, en unas horas, varias bombas atómicas, gracias Dr. triller).
Pero me quedo con lo 1º, la inmensa fragilidad de todos los ecosistemas de la tierra, eliminas las cianobacterias, y en unas generaciones, todo muere.
Increíble.
Supongo será un efecto evolutivo malvado, pues todos se han subido al carro de las cianobacterias, nadie hace el trabajo que ya ellas hacen ¿Para que hacerlo si están ellas?,,,,,,,Menudo peligro.
J.