La rara oportunidad de estudiar una isla volcánica de corta duración revela microbios que metabolizan azufre

En 2015, un volcán submarino en el Pacífico Sur entró en erupción y formó la isla Hunga Tonga Hunga Ha’apai, destinada a una vida corta de siete años. Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Colorado Boulder y el Instituto Cooperativo para la Investigación en Ciencias Ambientales (CIRES) aprovechó la rara oportunidad de estudiar los primeros colonizadores microbianos de una masa de tierra recién formada y, para su sorpresa, los investigadores descubrieron una comunidad microbiana única que metaboliza el azufre y los gases atmosféricos, similar a los organismos que se encuentran en los respiraderos de aguas profundas o aguas termales.

«Este tipo de erupciones volcánicas ocurren en todo el mundo, pero por lo general no producen islas. Tuvimos una oportunidad increíblemente única», dijo Nick Dragone, CIRES Ph.D. estudiante y autor principal del estudio publicado este mes en mBio. «Nadie había estudiado exhaustivamente los microorganismos en este tipo de sistema insular en una etapa tan temprana antes».

«Estudiar los microbios que colonizan las islas por primera vez permite vislumbrar la etapa más temprana del desarrollo del ecosistema, incluso antes de que lleguen las plantas y los animales», dijo Noah Fierer, miembro de CIRES, profesor de ecología y biología evolutiva en CU Boulder y autor correspondiente del estudio.

Un equipo multiinstitucional de investigadores sobre el terreno recolectó muestras de suelo de la isla y luego las envió al campus de CU Boulder. Dragone y Fierer podrían luego extraer y secuenciar muestras de ADN de las muestras.

«No vimos lo que esperábamos», dijo Dragone. «Pensamos que veríamos organismos que se encuentran cuando un glaciar retrocede, o cianobacterias, especies de colonizadores tempranos más típicas, pero en cambio encontramos un grupo único de bacterias que metabolizan el azufre y los gases atmosféricos».

Y ese no fue el único giro inesperado en este trabajo: el 15 de enero de 2022, siete años después de su formación, el volcán entró en erupción nuevamente, arrasando toda la masa terrestre en la mayor explosión volcánica del siglo XXI. La erupción arrasó por completo con la isla y eliminó la opción de que el equipo continuara monitoreando su sitio.

«Todos esperábamos que la isla se quedara», dijo Dragone. «De hecho, la semana antes de que explotara la isla estábamos empezando a planear un viaje de regreso».

Sin embargo, la misma naturaleza voluble del Hunga Tonga Hunga Ha’apai (HTHH) que lo hizo explotar también explica por qué el equipo encontró un conjunto de microbios tan único en la isla. Hunga Tonga se formó volcánicamente, como Hawai.

«Una de las razones por las que creemos que vemos estos microbios únicos es por las propiedades asociadas con las erupciones volcánicas: mucho azufre y gas de sulfuro de hidrógeno, que probablemente alimentan los taxones únicos que encontramos», dijo Dragone. «Los microbios eran más similares a los que se encuentran en los respiraderos hidrotermales, fuentes termales como Yellowstone y otros sistemas volcánicos. Nuestra mejor suposición es que los microbios procedían de ese tipo de fuentes».

La expedición a HTHH requirió una estrecha colaboración con los miembros del gobierno del Reino de Tonga, que estaban dispuestos a trabajar con los investigadores para recolectar muestras de tierras que normalmente no visitan los invitados internacionales. La coordinación tomó años de trabajo por parte de los colaboradores de la Sea Education Association y la NASA: un observador de Tonga debe aprobar y supervisar cualquier recolección de muestras que se lleve a cabo dentro del Reino.

«Este trabajo atrajo a tanta gente de todo el mundo y aprendimos mucho. Por supuesto, estamos decepcionados de que la isla haya desaparecido, pero ahora tenemos muchas predicciones sobre lo que sucederá cuando se formen islas», dijo Dragone. «Entonces, si algo se volviera a formar, nos encantaría ir allí y recopilar más datos. Tendríamos un plan de juego sobre cómo estudiarlo».