Escrito por Ana Gutiérrez-Preciado, Andrea Ciria y Valeria Souza
Los estromatolitos son estructuras “rocosas” que se encuentran debajo del agua, y se forman por la mezcla de carbonatos del agua y el metabolismo de las comunidades de microorganismos. Es cierto que esta descripción suena muy similar a un arrecife de coral; también es cierto que, en general, ambos están hechos de carbonatos de calcio. Sin embargo, hay una diferencia primordial entre ambos. Los microorganismos que habitan los corales son eucariotes microscópicos de la clase Anthozoa, mientras que los que habitan los estromatolitos son bacterias muy diversas, que en su mayoría hacen su propia azúcar a partir del sol y de elementos inorgánicos (muy diversos autótrofos anóxicos y los primeros organismos fotosintéticos aerobios, las cianobacterias). Existen muchas razones que hacen a los estromatolitos y a las cianobacterias fascinantes, como el que nosotros estemos aquí, en este planeta lleno de oxígeno, es gracias a las cianobacterias (que de ahora en adelante, con cariño, llamaremos cianos).
- Imagen por Luis Eguiarte
Las cianos son de los primeros seres vivos capaces de romper el agua con la energía del sol liberando su oxígeno, porque tienen un pigmento llamado clorofila, que les permite usar la energía del rompimiento del agua para producir azúcar con el CO2 del aire y así crecer. Cuando surgieron las cianos, el mundo era muy pobre en oxígeno, sus mares eran básicamente ácido sulfhídrico y las bacterias que evolucionaron antes que ellas vivian muy contentas comiendo CO2, hidrógeno, azufre, hierro y nitrógeno, por lo que las primeras cianos las envenenaban con su oxígeno. El acuerdo al que llegaron para poder convivir juntas fue separar por “pisos” cada uno de los metabolismos: en el sótano viven las que odian más al oxígeno, las metanógenas luego; en el primer piso, están las que comen azufre; seguidas por las amantes del azufre, pero que también disfrutan el sol y por eso son púrpuras. Finalmente, las cianos aman al sol y producen oxígeno, por lo que tienen su hogar en la azotea. A estos “condominios” de bacterias multicolores se les conoce como tapetes microbianos, y son los que hacen estromatolitos cuando el agua tiene mucho calcio. Esto es muy importante porque juntos transformaron el planeta y son los responsables de la vida tal y como la conocemos ahora.
- Imagen por Ana Gutiérrez-Preciado
Consecuentemente, los estromatolitos eran muy abundantes en tiempos precámbricos, convirtiéndolos en excelentes récords fósiles de la vida, que datan de hace 3.8 mil millones de años. En México existen, orgullosamente, varios lugares donde aún habitan los estromatolitos, como en Cuatrociénegas, Coahuila, donde su paisaje nos regala un oasis en el desierto, que luce sus pozas azul turquesa en el hermoso contraste de un desierto amarillo blancuzco. Pero Cuatrociénegas no es sólo importante por ser un territorio espectacular, sino porque también es una máquina del tiempo.
- Imagen por Ana Gutiérrez-Preciado
El valle de Cuatrociénegas está rodeado por montañas y, a pesar de ser desierto, alberga arroyos, manantiales y pozas donde habitan un sinfín de especies endémicas. Aunque cuesta trabajo pensarlo, este lugar en medio del noroeste mexicano alguna vez fue mar. Mientras el continente americano tomaba su forma, un pedazo de mar quedó atrapado y custodiado por sierras altísimas con una historia geológica extraordinaria. Las rocas de este oasis nos cuentan que en algún momento entró el mar en su interior, cuando se rompió Pangea, hace 220 millones de años. Por otro lado, lo que ni las rocas ni la lógica nos pueden contar, es que a pesar de que el mar se retiró hace 35 millones de años, las bacterias que viven en este sitio no lo han olvidado. La composición de este espacio único, tanto a nivel microscópico (diversidad microbiana), como macroscópico (mar en el desierto rodeado de montañas), hace de Cuatrociénegas una especie de Galápagos mexicano. Aquí, la evolución tomó un camino distinto mientras que en el resto del mundo el rumbo evolutivo era otro. Esto, aunado al hecho de que es un ambiente oligotrófico (es decir, que tiene muy pocos nutrientes), nos abre una ventana a la vida en sus comienzos.
- Imagen por Ana Gutiérrez-Preciado
Sabemos muy poco sobre el escenario en donde se dio el origen de la vida hace cerca de 4,000 millones de años, pero tenemos algunos destellos del escenario donde comenzó la diversificación de la vida: el Archeano. El planeta tenía todavía la corteza caliente, la atmósfera era rica en CO2 e Hidrógeno, el mar todavía no era muy salado, pero rico en hierro y azufre, y muy pobre en fósforo, nitrógeno y oxígeno. En ese ambiente dantesco, tan pronto como se acabó la sopa primigenia, la vida empezó a florecer y a diversificarse a partir del último ancestro común (LUCA). Por medio de isótopos radioactivos en los primeros sedimentos marinos, sabemos que la vida persistió porque fue capaz de transformar los átomos que nos dan la vida en nutrientes, iniciando así los ciclos biogeoquímicos. Aquí vuelven a entrar los estromatolitos a nuestra historia; comunidades bacterianas tan antiguas que sus fósiles nos cuentan capa por capa la historia metabólica del planeta, con las cianobacterias como protagonistas en la capa superior. Fueron estos primeros organismos fotosintéticos aeróbios los que burbuja a burbuja cambiaron el destino del planeta, al inundarlo de oxígeno. Gracias a que en Cuatrociénegas existe este panorama único de pocos nutrientes, pero muchas sales, persisten las comunidades marinas ancestrales que no pueden ser invadidas por eucariotes (algas). Al describir su diversidad microbiana y la estructura genética de algunas especies clave, el grupo de investigación de Valeria Souza, junto con colegas de la UNAM, CINVESTAV, UAM y diversas universidades de Estados Unidos, han encontrado que este sitio no sólo es el más diverso del planeta, sino que su divergencia y especiación ocurren localmente debido a la ausencia del intercambio genético y la falta de migración efectiva. Esto es paradójico, ya a que en un lugar con recursos limitados en el desierto, se esperaría la presencia de unas cuantas especies cosmopolitas. Para poder explicar esta paradoja, el equipo de trabajo recurre a la genómica comparada para descubrir una muy antigua historia sobre la adaptación de los linajes marinos ancestrales, a las condiciones particulares del oasis. Además, usando herramientas metagenómicas, los investigadores descubren que en los tapetes microbianos ocurren todos los ciclos biogeoquímicos de forma acoplada, y la comunidad, independientemente de su composición taxonómica, recicla absolutamente todo. Estos tapetes microbianos, que están por todo el valle, cuentan la historia de la vida en la tierra y cómo el tiempo, y la competencia por los escasos recursos, separan los nichos bacterianos promoviendo la coexistencia en el ambiente estructurado del tapete.
- Imagen por Ana Gutiérrez-Preciado
Continuará...