En la puna argentina se encuentran estromatolitos en condiciones extremas, similares a las que había en el planeta hace 3.400 millones de años. Son organismos que cumplieron un rol fundamental para el desarrollo de formas de vida más complejas. María Eugenia Farías (doctora en Biología e investigadora del CONICET) nos guía en un viaje en el tiempo a partir de estos ecosistemas microbianos.
Por Agustín Casa / Follow @Agustin_Casa
El planeta Tierra presenta una gran diversidad de ambientes, incluso más de lo imaginado. Como si se tratase de una película de ciencia ficción, la Tierra presenta locaciones que parecen detenidas en el tiempo e incluso de otro planeta. Espacios que nos transportan a épocas remotas y nos permiten conocer las condiciones de ambientes primitivos, donde aparecieron las primeras formas de vida.
El planeta Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años. Según los registros existentes, los primeros organismos vivos datan de hace 3.400 millones de años aproximadamente, cuando se desarrollaron ecosistemas microbianos como los estromatolitos o microbialitos, que fueron los primeros habitantes de nuestro planeta. Se trata de asociaciones de algas y bacterias que precipitan minerales en forma de carbonato de calcio –a la vista son como unas rocas vivas–. Surgieron en un mundo muy distinto al actual, sin capa de ozono, con muy baja presión de oxígeno en la atmósfera, mucha radiación ultravioleta y alta actividad volcánica.
“Los estromatolitos habitaron el planeta prácticamente solos durante alrededor de 2.500 o 3.000 millones de años y lo prepararon para que vengan otras formas de vida más complejas que, cuando se empezaron a desarrollar gracias al oxígeno que ellos liberaron, fueron extinguiendo a estos ecosistemas microbianos”, relata a Citecus María Eugenia Farías, doctora en Biología e investigadora principal del CONICET, quien es especialista en ecología microbiana en ambientes extremos. Su trabajo consiste en entender las relaciones que hay entre los microbios en salares, volcanes y lagunas de la puna.
“El agua (los mares) de ese planeta primitivo, que se le llama la sopa primitiva, era muy salina, muy alcalina, muy cargada de arsénico, y prácticamente sin oxígeno –explica la bióloga–. En esas condiciones tan extremas, las primeras protobacterias se asociaron y empezaron, a lo largo de miles de millones de años, a captar dióxido de carbono y liberar oxígeno. Y durante millones de años produjeron oxígeno, que primero saturó los océanos, después la atmósfera y crearon la capa de ozono. A partir del momento que hubo oxígeno, todo cambió y empezó a surgir la vida que respira oxígeno y comenzó la gran explosión evolutiva. Fue en el Cámbrico, hace 500 millones de años, cuando aparecieron las plantas, los animales y todas las formas de vida que conocemos hoy”. El oxígeno, vital para el desarrollo de las formas de vida que conocemos hoy, fue proporcionado en gran parte por estos microbios, en el prólogo de la historia de nuestro planeta.
Ambientes detenidos en el tiempo
Estos ecosistemas microbianos no se extinguieron por completo. De hecho, en la actualidad se los puede encontrar en sitios con características ambientales particulares, similares a las de la Tierra primitiva, como en Cuatro Ciénagas (México), la bahía Shark (Australia), las Bahamas y la puna en Argentina y Chile.
Hace 20 años que Farías y su equipo recorren y estudian distintos escenarios de la puna en Argentina, Chile y Bolivia. Luego de un viaje a Cuatro Ciénagas (México), invitada por su colega Valeria Souza, conoció en primera persona los ecosistemas microbianos que viven allí y cómo son las condiciones extremas en las que habitan. Al observar esas condiciones ambientales, pensó en las lagunas andinas que estudiaba desde hacía años. “Puede ser que estén en la puna”, imaginó.
Fue hace poco más de una década, en 2009, cuando participó de una expedición internacional en la puna cuyo objetivo era buscar vida en la fumarola de los volcanes activos. Pero su ojo estaba puesto en las lagunas de la puna y sus ecosistemas microbianos. Convencida de su misión, se tomó un día libre de la expedición. Bajó a pie del volcán Llullaillaco, que alcanza unos 6.739 msnm. Luego se subió a una camioneta y fue a recorrer la laguna Socompa (Salta, Argentina), donde realizó un hallazgo que marcaría un punto de inflexión en sus investigaciones en la puna. En aquel paisaje bello, imponente y extremo, encontró ecosistemas microbianos a 3.600 msnm. Nunca olvidaría ese viaje. “Cuando lo vi por primera vez, supe que todo iba a cambiar. Y todo cambió. Lo que no sabía en ese momento es cómo iba a ser. Ahora sí puedo contar la historia. Fue un momento muy especial en mi vida personal y profesional”, comenta la investigadora sobre aquel recordado día.
“Vi unas especies rosadas y ya me llamaron la atención el color y el olor –narra Farías–. Tenían olor a azufre, como a huevo podrido. Me acerqué, las corté con una navaja y vi que no eran tan duras. Eran unas especies de rocas blandas formadas por bacterias. Se notaba por los colores, no tenía un microscopio en ese momento para verlo. Las bacterias no se ven a simple vista, pero sí se puede intuir que son bacterias, sobre todo las cianobacterias, porque formaban como capitas de colores. Una capita de color rosado arriba, después una verde abajo, y después unas rosadas, estratos de colores. Después lo pudimos identificar y hay varias publicaciones científicas donde hemos caracterizado esos ecosistemas. Esas capas de arriba son bacterias súperpoderosas, que resisten la radiación ultravioleta. Son como el paraguas, como el filtro solar del resto de la comunidad. Esas capitas verdes eran cianobacterias que estaban produciendo fotosíntesis como si fueran plantas. Y las capitas de abajo eran bacterias reductoras o que siguen el ciclo del azufre, entre ellas, las fotosintéticas anoxigénicas. Son bacterias que hacen fotosíntesis, pero sin oxígeno. Entonces, ahí teníamos todo ese ecosistema tan espectacular”.
Los primeros hallazgos de estos ecosistemas microbianos en la puna fueron en Salta, en laguna Socompa y luego en los llamados ojos de mar de Tolar Grande. Más tarde, encontraron estos ecosistemas en distintos lugares de la puna Argentina y en el salar de Atacama (Chile). El lugar de referencia para los ecosistemas microbianos es la provincia de Catamarca. “Es la tierra de los estromatolitos, es fascinante lo que hay en Catamarca”, sostiene Farías.
Las características de los lugares de la puna donde habitan los estromatolitos son muy específicas. Al respecto, la bióloga destaca: “Al estar tan alto, tenemos muy baja presión de oxígeno, muy alta radiación ultravioleta por la altura, tenemos mucha actividad volcánica y, sobre todo, tenemos unas lagunas andinas que tienen condiciones de mucha alcalinidad, mucha salinidad, mucho contenido de arsénico. Todo eso conforma un ambiente similar a la Tierra primitiva. Esa es la importancia de los estromatolitos y la importancia de los estromatolitos vivos de la puna, que se están desarrollando en una especie de ventana hacia el pasado”.
Sobrevivientes
La historia del planeta estuvo marcada por diferentes extinciones masivas, como aquella en la que se extinguieron los dinosaurios. En los escenarios posteriores a las extinciones, los estromatolitos dominaron el planeta y permitieron el desarrollo de formas de vida más complejas. En este sentido, Farías detalla: “En los últimos 500 millones de años hubo cinco extinciones masivas de la flora y la fauna, por el exceso de liberación de dióxido de carbono a la atmósfera. Esto podía ocurrir ya sea por la explosión de un gran volcán, el impacto de un meteorito o por un exceso de producción de dióxido de carbono, como fue en el Carbonífero. Siempre que ocurrieron estas extinciones masivas, que cambiaban el clima y todas las condiciones, se extinguían las formas más complejas de vida, en un 70 u 80 % de la extinción, y después venían los estromatolitos a solucionar las cosas: captaban de vuelta el dióxido de carbono, liberaban oxígeno y volvían a estabilizar la situación en el planeta para que haya otra ruta evolutiva que cambie las cosas”.
¿De qué manera sobrevivían estos ecosistemas microbianos frente a escenarios de extinciones masivas? Lograban mantenerse con vida en ambientes donde no tenían competencia. “Eran como pequeños reservorios que había en el planeta y, cuando ya no tenían competencia, otra vez volvían a dominar el planeta. Los estromatolitos siempre estuvieron, siempre habitaron el planeta, pero dejaron de dominarlo. Es posible que, ante una próxima extinción masiva, vuelvan otra vez a remediar las cosas”, subraya.
Un viaje en el tiempo
“Es un viaje en el tiempo”, afirma Farías. Se refiere al entorno natural donde se encuentran estos ecosistemas microbianos, en la puna. Un ambiente que hace las veces de simulador del pasado, y que aporta valiosa información para saber cómo fue la Tierra primitiva. “Hay lugares donde los estromatolitos todavía viven de la misma forma que hace 3.500 millones de años”, resalta la bióloga. Un dato revelador es que en la actualidad aún existen microbios que viven sin necesidad de oxígeno como en aquel planeta primitivo y otros que respiran arsénico.
Un ejemplo de ello se puede ubicar en el volcán Galán, ubicado a 5.000 msnm en el departamento de Antofagasta de la Sierra en Catamarca, conocido como un súpervolcán porque cuenta con una caldera de unos 40 km de diámetro. “Si entrara en erupción, podría llegar a producir una extinción masiva como la de los dinosaurios o al menos en toda la región de Latinoamérica. Por suerte, no está activo, pero todavía hay géisers, estas fumarolas que tiran agua hirviendo y alimentan la laguna Diamante, ubicada a 4.600 msnm. Tiene una de las condiciones más extremas que se conocen en el planeta. Hay muchísimo arsénico. En ese lugar, habitan estos ecosistemas, estos estromatolitos. La vida en ese lugar vive respirando arsénico, como lo hacía en el Arqueano. En Argentina y en Chile hemos encontrado muchos lugares donde hay estos tipos de ecosistemas y hemos estado muy involucrados en la preservación de esos ecosistemas, sobre todo en las zonas donde hay mucha actividad minera. Y lo que hemos observado es que muchos de esos ecosistemas siguen actuando, viviendo, de la misma forma que lo hacían en el Arqueano”, describe.
Ambientes valiosos
En relación a la importancia de estos ambientes, no sólo tienen un valor científico, sino también cultural, patrimonial, ambiental y hasta biotecnológico. Uno de los proyectos científicos de su equipo ha encontrado bosques de salares. “Hemos medido que los salares, debajo de esa capa de sal, tienen estos ecosistemas microbianos escondidos que están produciendo fotosíntesis –asegura Farías–. Nosotros los llamamos los bosques del salar. Esos salares, que se creían que eran lugares totalmente muertos, sin vida, que se podían explotar y se podían destruir porque no había plantas y animales, están habitados por extremófilos. Y esos extremófilos están llevando adelante la fotosíntesis en condiciones extremas, y pueden llegar a desarrollar sumideros de carbono en condiciones mucho más extremas que puedan ayudar el calentamiento global”.
Otro ejemplo del valor científico radica en su aporte para la astrobiología –la ciencia que estudia o busca vida en otros planetas–. En este sentido, luego de trabajos colaborativos, existe un acuerdo para que la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) pruebe en la puna catamarqueña los equipos que se enviarán a Marte. “En Marte hay condiciones muy similares a los salares. Entonces, se buscan biomarcadores, o sea, rastros que deja la vida. Por ahora no podemos viajar a Marte, pero mediante equipos podemos buscar rastros que deja la vida. Esos equipos se van a probar en la puna”, indica.
Cabe destacar que estos espacios pertenecen a comunidades ancestrales y, por ello, hay “un valor desde el punto de vista ancestral, desde el conocimiento que tienen estas comunidades”. En varios de sus proyectos, Farías y su equipo trabajan junto a las comunidades del lugar. Por ejemplo, desarrollaron un circuito llamado la “ruta del origen de la vida“, donde se conocen estos lugares, se comparan los ambientes con la Tierra primitiva y se convive con las comunidades nativas. “Hay toda una sinergia positiva entre la ciencia, la divulgación científica, el turismo y el desarrollo económico sustentable“, afirma. Además, trabajan en la generación de conocimiento para promover la protección de diversos espacios naturales.
Por otra parte, realizan aportes al sector biotecnológico. En 2019, encontraron en los salares de la puna una enzima crispr a la que define como “unas maquinitas que tienen las bacterias para buscar en su propio ADN si algún virus la infectó” y que “tienen la capacidad de cambiar una base de ADN por otra”. Esta enzima se está utilizando para el desarrollo de kits de detección para distintos virus. Este proyecto también es un ejemplo de adhesión al protocolo de Nagoya. A través del CONICET y un acuerdo con la provincia de Catamarca, una comunidad autóctona va a recibir parte de las regalías que genere la empresa. En paralelo, junto a integrantes de su laboratorio y un emprendedor crearon una startup a partir de la cual buscan desarrollar un fertilizante para cultivar soja en ambientes salinos.
La puna esconde lugares increíbles. Ambientes del presente similares a los del pasado y por qué no a los de otros planetas. En algunos de estos espacios se encuentran los estromatolitos, ecosistemas microbianos de gran importancia para la vida en el planeta y de gran valor científico para el estudio de la Tierra primitiva.
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