En las profundidades de las cuevas donde no llega la luz hay microbios que, sin embargo, prosperan, a pesar de no tener luz para realizar la fotosíntesis ni aguas ricas en minerales para extraer energía de enlaces químicos. Entonces, ¿de qué viven? De lo que hay en el aire. Por eso, se les puede llamar aerótrofos.
La vida que conocemos depende de organismos que crean azúcares a partir de los componentes básicos que los rodean. Los fotoautótrofos son las plantas y las algas que utilizan la energía de la luz solar para transformar dióxido de carbono y agua en azúcar. Es decir, pueden sintetizar su propio alimento utilizando la luz como fuente de energía a través del proceso de fotosíntesis. Son de este tipo los árboles, los arbustos, las hierbas y otras plantas terrestres, las algas verdes (Chlorophyta), las algas rojas (Rhodophyta), las algas pardas (Phaeophyta), las diatomeas (Bacillariophyta), las cianobacterias o los protistas fotosintéticos.
Pero en las profundidades del mar donde no llega la luz del sol hay quimioautótrofos, especies que pueden aprovechar la energía de los enlaces químicos de los compuestos que se filtran desde el fondo marino. Las especies tolerantes al calor que viven en las aguas ricas en minerales de las fuentes termales emplean estrategias similares. Los organismos quimioautótrofos son aquellos que obtienen su energía a través de la oxidación de compuestos inorgánicos (quimiosíntesis) en lugar de la fotosíntesis.
Son, por ejemplo, las bacterias nitrificantes (como las nitrosomonas, que oxidan amoníaco (NH₃) a nitrito (NO₂⁻) o las Nitrobacter, que oxidan nitrito (NO₂⁻) a nitrato (NO₃⁻); las bacterias sulfuroxidantes (como las Thiobacillus, que oxidan compuestos de azufre, como el sulfuro de hidrógeno (H₂S) o azufre elemental (S), a sulfato (SO₄²⁻) o las Beggiatoa, que también oxidan compuestos de azufre); las bacterias ferrooxidantes (como la Acidithiobacillus ferrooxidans, que oxidan hierro ferroso (Fe²⁺) a hierro férrico (Fe³⁺) y que se encuentran comúnmente encontradas en ambientes ácidos como las aguas de drenaje de minas); las arqueas metanógenas (como la Methanobacterium, que produce metano (CH₄) a partir de dióxido de carbono (CO₂) y hidrógeno (H₂) en condiciones anaeróbicas); o las bacterias hidrógeno-oxidantes (como las Hydrogenobacter, que oxidan hidrógeno molecular (H₂) para obtener energía). Estos organismos son fundamentales para los ciclos biogeoquímicos en la Tierra, ya que participan en la transformación de compuestos inorgánicos y en la creación de hábitats para otros organismos en entornos extremos como las profundidades oceánicas, fuentes hidrotermales y suelos volcánicos.
En las cuevas
Pero ¿qué pasa con los microbios que crecen en las cuevas? Los investigadores llevan mucho tiempo preguntándose cómo sobreviven las bacterias y otros microbios en las oscuras profundidades de las cavernas. Aunque hay algunos minerales presentes (por ejemplo, en las aguas que gotean para formar estalagmitas y estalactitas), los sistemas de cuevas suelen carecer de los tipos de compuestos que los microbios pueden utilizar para fabricar azúcar. A pesar de esta limitación energética, los sedimentos y las superficies minerales de las cuevas albergan una microbiota abundante y diversa.
La fuente de energía ha de ser la propia atmósfera de la cueva. Para buscar pruebas de que los microbios extraen nutrientes del aire, un equipo de investigación examinó los genes de genomas agrupados de muestras de sedimentos y biopelículas de cavernas. Descubrieron una sorprendente diversidad de genes que sugieren que los microbios se alimentan de compuestos que no abundan en las superficies de las cavernas. Pero hay moléculas potencialmente útiles presentes en el aire de las cuevas. De hecho, cuando el equipo analizó el aire de las cuevas de piedra caliza, descubrió que los niveles de metano, monóxido de carbono e hidrógeno disminuyeron a medida que se adentraban más en ellas. Y cuando embotellaron los microbios de las cavernas con estos gases, las criaturas demostraron ser perfectamente capaces de usarlos para mantenerse.
En resumen, los datos “ofrecen una sólida evidencia metagenómica y biogeoquímica de que las cuevas diversas son ecosistemas alimentados por la atmósfera”, escriben los investigadores. Proponen el término “aerotrofia” para describir el proceso de crecimiento mediante el uso de gases traza atmosféricos como energía y otras fuentes de carbono, si bien en proceso no dejaría de ser quimioautótrofico. La aerotrofia de cuevas puede ser un proceso oculto que influye en el ciclo biogeoquímico global del hidrógeno, el metano y el carbono.
Fuente: BioRxiv.
