Las bacterias magnéticas proporcionan pistas sobre la diversificación temprana de las bacterias

Se han descubierto bacterias magnetotácticas, que pueden alinearse con el campo magnético de la Tierra, en una nueva ubicación. Observado previamente en tierra y en aguas poco profundas, el análisis de un respiradero hidrotermal ha demostrado que también pueden sobrevivir en las profundidades del océano. Las bacterias pudieron existir en un ambiente que no era ideal para sus necesidades típicas. La investigación ha sido publicada en Fronteras en Microbiología.

Las bacterias magnetotácticas son de interés no solo por el papel que desempeñan en el ecosistema de la Tierra, sino también en la búsqueda de vida extraterrestre. La evidencia de su existencia puede permanecer en las rocas durante miles de millones de años. Sus inclinaciones magnéticas también pueden proporcionar un registro de cómo se han desplazado los polos magnéticos con el tiempo. Este nuevo descubrimiento brinda esperanza a los investigadores de que las bacterias magnéticas podrían encontrarse en lugares aún más inesperados, en la Tierra y quizás incluso en Marte o más allá.

Las bacterias magnetotácticas parecen tener superpoderes; pueden «sentir» el campo magnético de la Tierra. Estos diminutos organismos contienen magnetosomas, cristales de hierro envueltos en una membrana, que se organizan para alinearse con el campo magnético de la Tierra y apuntan a las bacterias como una brújula. Esto hace que las bacterias viajen en la dirección de las líneas del campo magnético de la Tierra que conducen al norte o al sur, como trenes en una vía magnética.

Como parte de su ciclo de vida, juegan un papel importante en el ciclo biogeoquímico del carbono, nitrógeno, fósforo y otros elementos clave en la naturaleza. Han sido bien estudiados en tierra y en aguas poco profundas, pero rara vez en aguas profundas donde recolectarlos puede ser un desafío.

En septiembre de 2012, un equipo que incluía investigadores de la Universidad de Tokio se embarcó en un crucero científico por el océano hacia el sur de Mariana Trough en el Océano Pacífico occidental. Usando un vehículo submarino operado a distancia llamado HYPER-DOLPHIN, recolectaron una «chimenea» de un campo de ventilación hidrotermal a 2.787 metros (casi 4,5 veces la altura del Tokyo Skytree o más de seis veces la altura del Empire State Building en Nueva York) bajo el agua. .

Los respiraderos hidrotermales se forman cuando el agua de mar se filtra bajo tierra, y eventualmente se sobrecalienta, hasta 400 ° Celsius, por el magma que hace que vuelva a hervir. El agua en erupción deposita minerales y metales en el océano que se acumulan para formar chimeneas, proporcionando un hábitat cálido y rico para muchas formas de vida únicas.

«Descubrimos bacterias magnetotácticas viviendo en la chimenea, lo que no esperábamos. Debido a la forma de la chimenea, carece de un gradiente químico vertical claro que estas bacterias suelen preferir», explicó el profesor asociado Yohey Suzuki de la Escuela de Graduados en Ciencias de la Universidad de Tokio. «Las bacterias que recolectamos contenían principalmente magnetosomas en forma de ‘bala’, que vemos como una forma ‘primitiva’, por lo que inferimos que no han cambiado mucho durante muchos milenios. De hecho, el entorno en el que las encontramos es similar a la Tierra primitiva aproximadamente Hace 3.500 millones de años, cuando se estima que surgió el antepasado de las bacterias magnetotácticas».

Las bacterias se recogieron del borde de la chimenea usando un imán. Luego, el equipo examinó los datos genéticos y descubrió que estaban relacionados con la bacteria Nitrospinae, que se sabe que desempeña un papel importante en la fijación de carbono en entornos de aguas profundas, pero que no se sabía que contuviera ningún grupo magnetotáctico.

«Los respiraderos hidrotermales de aguas profundas atraen la atención no solo como el lugar de nacimiento de una vida submarina única, sino también como un posible hábitat análogo para la vida extraterrestre», dijo Suzuki. «El entorno en el que tomamos muestras de la bacteria es similar a lo que creemos que era Marte cuando todavía fluía agua en su superficie, hace unos 3.000 millones de años».

Los restos fosilizados de las partículas magnéticas de las bacterias magnetotácticas (conocidas como magnetofósiles) pueden conservarse en la roca durante miles de millones de años. Estos magnetofósiles pueden ayudar a los investigadores a reconstruir la historia geomagnética antigua y son buenos candidatos en la búsqueda de vida extraterrestre.

En 1996, el meteorito marciano Allan Hills 84001, que tiene unos 3.600 millones de años, causó una sensación mundial cuando pareció contener fósiles de cristal de hierro de vida parecida a una bacteria. Desde entonces, la afirmación ha sido ampliamente cuestionada, pero Suzuki todavía tiene esperanzas de futuros descubrimientos.

«Las bacterias magnetotácticas brindan pistas sobre la diversificación temprana de bacterias y esperamos que se encuentren más allá de la Tierra, tal vez en Marte o en lunas heladas. Por ahora, continuaremos buscando más evidencia de ellas en varios tipos y edades de rocas en la Tierra. donde antes no se pensaba que habitaran».