La mayoría de los visitantes de la playa de Paliochori en la isla griega de Milos pueden no ser conscientes de la comunidad hidrotermal de aguas poco profundas de la bahía, una verdadera ensalada griega de microbios, que se encuentra a poca distancia de la costa para bucear.
El hidrotermalismo en los sedimentos costeros de la bahía de Paliochori afecta fuertemente los procesos biogeoquímicos allí y apoya la quimiosíntesis, lo que permite que ciertos microorganismos, como las bacterias que oxidan el azufre, usen energía química en lugar de luz, como lo hacen las plantas fotosintéticas o las algas, para convertir el dióxido de carbono en material celular. .
Sin embargo, se desconoce el impacto del flujo de fluidos en la composición de la comunidad microbiana y las tasas de producción de quimiosintéticos porque es un desafío medir los procesos microbianos en condiciones naturales, particularmente en sistemas hidrotermales.
Un nuevo estudio utiliza un enfoque innovador para examinar el sistema hidrotermal de aguas poco profundas de la bahía y la producción de microbios allí. en el lugar y condiciones casi naturales como modelo para evaluar la importancia de la circulación de fluidos hidrotermales en la quimiosíntesis.
Al examinar las comunidades microbianas directamente dentro de los sedimentos arenosos impactados hidrotermalmente en la bahía, el estudio demuestra «la importancia del flujo de fluidos en la configuración de la composición y la actividad de las comunidades microbianas de los respiraderos hidrotermales de aguas poco profundas, identificándolos como puntos críticos de actividad microbiana». según el artículo, «El flujo de fluidos estimula la quimioautotrofia en sedimentos costeros influenciados hidrotermalmente», publicado en Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente, una revista Nature Portfolio.
Además, «el estudio muestra cuán productivos son en realidad los respiraderos hidrotermales de aguas poco profundas y cuán rápido los microbios se adaptan a las condiciones cambiantes», dice el coautor principal Stefan Sievert, científico asociado del Departamento de Biología de la Institución Oceanográfica Woods Hole (WHOI).
Durante el estudio, los investigadores llevaron a cabo dos conjuntos de experimentos de sondeo de isótopos estables utilizando dióxido de carbono marcado con el isótopo de carbono estable. 13C como marcador para determinar la capacidad de fijación de carbono de los microbios, que es la conversión de dióxido de carbono en biomasa. El estudio desplegó dispositivos de incubación a lo largo de un transecto en un respiradero en la bahía e inyectó el marcador a diferentes profundidades en el sedimento, ya sea en modo de flujo de fluido abierto o cerrado, y dejó los dispositivos en su lugar durante 6 o 24 horas antes de recogerlos. arriba de nuevo
La cantidad de fijación de carbono se determinó midiendo la incorporación del dióxido de carbono marcado en los ácidos grasos, un componente clave que forma la membrana celular, en combinación con la evaluación de la composición de la comunidad microbiana utilizando enfoques basados en ADN y ARN.
El estudio «extiende el conocimiento actual sobre la fijación de carbono oscuro en sedimentos arenosos costeros a aquellas áreas que se ven afectadas por la actividad hidrotermal», según el documento. Los datos de los investigadores revelan que el flujo de fluido activo en este sitio de ventilación hidrotermal de aguas poco profundas de sedimento arenoso sostiene tasas de fijación de carbono que se encuentran entre las más altas determinadas para los sedimentos del margen costero, lo que destaca la influencia del hidrotermalismo en el apoyo a la producción quimioautotrófica mediante el suministro de los productos químicos necesarios en el donadores de electrones como el sulfuro de hidrógeno y aceptores como el oxígeno.
Extrapolando la producción en el sitio de ventilación estudiado al área total de ventilación en la bahía de aproximadamente 4 acres, se producen allí 7 toneladas métricas de carbono por año. «Eso es aproximadamente la misma producción anual por área que un campo de maíz de 4 acres», dice Sievert.
El estudio también encontró una comunidad microbiana muy activa que puede responder rápidamente a los cambios ambientales. La producción de quimiosintéticos en Milos está impulsada principalmente por campilobacterias, que dominó las comunidades en las incubaciones abiertas, pero disminuyó en las incubaciones cerradas. Otras bacterias, en particular gammaproteobacteriatambién aumentó en incubaciones de flujo abierto, mientras que otros, como Deltaproteobacteria y Termodesulfobacteria aumentó en incubaciones cerradas. En general, la comunidad pasó de ser una comunidad dominada por microbios quimiosintéticos a una con una mayor proporción de microbios heterótrofos, es decir, microbios que usan carbono orgánico como alimento, tal como lo hace la gente. El estudio encontró que la comunidad microbiana cambió en respuesta a diferentes condiciones en cuestión de horas, lo cual es muy rápido y tomó a los investigadores por sorpresa.
Realizar las mediciones de la tasa de microbios e identificar los diversos microbios en el sitio de ventilación hidrotermal fue un esfuerzo de colaboración. Esa colaboración incluyó la experiencia de Sievert en el uso del dispositivo de incubación y la identificación de microbios en base a técnicas basadas en ADN y ARN. Además, el laboratorio del coautor Solveig Bühring, investigador de la Universidad de Bremen, aportó datos sobre la incorporación del dióxido de carbono marcado en los ácidos grasos de los microbios.
“Lo que me impulsa a hacer esta investigación es mi curiosidad por entender cómo funcionan las cosas. Me interesa saber qué están haciendo los microbios y cómo están ayudando al funcionamiento del ecosistema”, dice Sievert.
«Cada microbio individual es tan pequeño, pero su impacto combinado es tan inmenso», agrega. «Los microbios son una especie de motores de nuestro planeta, básicamente impulsan todos los ciclos biogeoquímicos, como los ciclos de nitrógeno y azufre».
Este trabajo fue financiado por la National Science Foundation (NSF, EE. UU.) a través de la subvención OCE-1124272 y por la Deutsche Forschungsgemeinschaft a través del programa Emmy Noether. Además, Sievert recibió apoyo del Fondo de Inversión en Ciencia de WHOI. Los autores también agradecen a la Dirección General de Antigüedades y Patrimonio Cultural de Atenas por otorgarles el permiso para la adquisición y procesamiento de muestras.
