Crédito: Foto cortesía de Justine Sauvage.
Un equipo de investigadores de la Escuela de Graduados de Oceanografía de la Universidad de Rhode Island y sus colaboradores han hecho un hallazgo. Revelaron que los microbios que viven en sedimentos antiguos debajo del lecho marino son sostenidos por químicos creados por la irradiación natural de moléculas de agua.
El equipo descubrió que la creación de estos productos químicos se amplifica significativamente por los minerales en los sedimentos marinos. La visión convencional es que la vida en los sedimentos es alimentada por productos de la fotosíntesis. En contraste a ello, un ecosistema alimentado por la irradiación del agua comienza a pocos metros debajo del lecho marino en gran parte del océano abierto. Este mundo alimentado por la radiación es uno de los ecosistemas volumétricamente más grandes de la Tierra.
La investigación se publicó hoy en la revista Nature Communications.
«Este trabajo proporciona una nueva perspectiva importante sobre la disponibilidad de recursos que las comunidades microbianas del subsuelo pueden utilizar para sostenerse. Esto es fundamental para comprender la vida en la Tierra y limitar la habitabilidad de otros cuerpos planetarios, como Marte», dijo Justine Sauvage. Ella es la autora principal del estudio y becaria postdoctoral en la Universidad de Gotemburgo, que realizó la investigación como estudiante de doctorado en la URI.
La radiólosis natural del agua y la amplificación de los productos químicos resultantes por el sedimento
El proceso que impulsa los hallazgos del equipo de investigación es la radiólisis del agua. Consiste en la división de las moléculas de agua en hidrógeno y oxidantes como resultado de la exposición a la radiación natural. Steven D’Hondt, es Profesor de Oceanografía de la URI y coautor del estudio. El expresó que las moléculas resultantes se convierten en la principal fuente de alimento y energía para los microbios que viven en el sedimento.
«El sedimento marino en realidad amplifica la producción de estos químicos utilizables», dijo. «Si tienes la misma cantidad de irradiación en agua pura y en sedimento húmedo, obtienes mucho más hidrógeno del sedimento húmedo. El sedimento hace que la producción de hidrógeno sea mucho más efectiva».
No está claro por qué el proceso se amplifica en sedimentos húmedos. Pero D’Hondt especula que los minerales en el sedimento pueden «comportarse como un semiconductor, haciendo que el proceso sea más eficiente».
Los descubrimientos fueron el resultado de una serie de experimentos de laboratorio realizados en el Centro de Ciencias Nucleares de Rhode Island. Sauvage irradió viales de sedimento húmedo de varios lugares en los océanos Pacífico y Atlántico. Fueron recolectados por el Programa Integrado de Perforación Oceánica y por buques de investigación estadounidenses. Ella comparó la producción de hidrógeno con viales de agua de mar y agua destilada irradiados de manera similar. El sedimento amplificó los resultados hasta en un factor de 30.
«Este estudio es una combinación única de sofisticados experimentos de laboratorio integrados en un contexto biológico global», dijo el coautor Arthur Spivack. Él es Profesor de Oceanografía de la URI.
Las implicaciones de los hallazgos son significativas.
a)_ Implicaciones para la búsqueda de vida en otros mundos.
Que se pueda sustentar la vida en los sedimentos marinos subterráneos y otros entornos subterráneos a partir de la división radiactiva natural del agua es importante. Porque entonces, tal vez pueda sustentar la vida de la misma manera en otros mundos», dijo D’Hondt. «Algunos de los mismos minerales están presentes en Marte, y mientras tenga esos minerales catalíticos húmedos, tendrá este proceso. Éstos, pueden catalizar la producción de químicos radiolíticos a altas tasas en el subsuelo húmedo marciano. Entonces este proceso podría potencialmente sustentar la vida en los mismos niveles que se sostiene en los sedimentos marinos».
Sauvage agregó. «Esto es especialmente relevante dado que el Perseverance Rover acaba de aterrizar en Marte, con su misión de recolectar rocas marcianas y caracterizar sus entornos habitables».
b)_ Implicaciones para la industria nuclear
D’Hondt dijo que los hallazgos del equipo de investigación también tienen implicaciones para la industria nuclear. Esto incluye la forma en que se almacenan los desechos nucleares y cómo se gestionan los accidentes nucleares. «Si almacenas desechos nucleares en sedimentos o rocas, pueden generar hidrógeno y oxidantes más rápido que en agua pura. Esa catálisis natural puede hacer que esos sistemas de almacenamiento sean más corrosivos de lo que generalmente se cree», dijo.
Mirando hacia el futuro
Los próximos pasos serán explorar el efecto de la producción de hidrógeno a través de la radiólisis en otros entornos de la Tierra y más allá. Esto incluye la corteza oceánica, la corteza continental y el subsuelo de Marte. Buscarán entender cómo viven, interactúan y evolucionan los microbios del subsuelo cuando su fuente de energía primaria se deriva de la división radiolítica natural del agua.
Nota: Este estudio fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias y la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EE. UU. El proyecto también está afiliado al ‘Center for Dark Energy Biosphere Investigations’.
Fuente: Atrobiology web / University of Rhode Island.
Artículo original: «Microbes Deep Beneath The Seafloor Survive On The Byproducts Of Water Molecule Irradiation«. February 28, 2021.
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