Los ecosistemas profundos de la Tierra (y otros planetas)

Los colaboradores del Observatorio Deep Carbon, que exploran las "Galápagos de las profundidades", se suman a lo que se sabe y se desconoce acerca del ecosistema más prístino de la Tierra.

Las bacterias, las arqueas y otros microbios, existen incluso en el subsuelo más profundo conocido, y son más extraños que sus homólogos de superficie.

Aproximadamente 70% de las bacterias y arqueas de la Tierra viven subterráneamente

La vida profunda de la Tierra sugiere que los microbios podrían habitar el subsuelo de otros planetas

Las bacterias "zombies" que apenas viven y otras formas de vida constituyen una inmensa cantidad de carbono en las profundidades del subsuelo de la Tierra.

En la víspera de la reunión anual de la American Geophysical Union, los científicos del Deep Carbon Observatory informaron hoy sobre varios descubrimientos transformadores, entre ellos, la cantidad y el tipo de vida que existen en el subsuelo profundo, bajo los extremos más extremos de presión, temperatura y bajo consumo de energía y nutrientes. disponibilidad.

Perforando 2.5 kilómetros en el fondo marino, y muestreando microbios de minas continentales y pozos de más de 5 km de profundidad, el equipo ha utilizado los resultados para construir modelos del ecosistema en las profundidades del planeta.

Con información obtenida a partir de cientos de sitios bajo los continentes y los mares, han evaluado el tamaño de la biosfera profunda: de 2 a 2.3 billones de kilómetros cúbicos (casi el doble del volumen de todos los océanos), así como la masa de carbono de la vida profunda: 15 a 23 [1] mil millones de toneladas (un promedio de al menos 7.5 toneladas de carbono por cu km km).

El trabajo también ayuda a determinar los tipos de entornos extraterrestres que podrían sustentar la vida.

Entre muchos descubrimientos e ideas clave se señalan los sigueintes:

La biósfera profunda constituye un mundo que se puede ver como una especie de "Galápagos subterráneos" e incluye miembros de los tres dominios de la vida: bacterias y arqueas (microbios sin núcleo con membrana) y eucariotas (microbios o organismos multicelulares con células). que contienen un núcleo así como organelos unidos a la membrana)

Dos tipos de microbios, bacterias y arqueas, dominan la Tierra Profunda. Entre ellos hay millones de tipos distintos, la mayoría aún por descubrir o caracterizar. Esta llamada "materia oscura" microbiana expande dramáticamente nuestra perspectiva sobre el árbol de la vida. Los científicos de Deep Life dicen que alrededor del 70% de las bacterias y arqueas de la Tierra viven en el subsuelo

Los microbios profundos a menudo son muy diferentes de sus primos de superficie, con ciclos de vida en escalas de tiempo casi geológicas, que en algunos casos comen solo con energía de las rocas.

La diversidad genética de la vida debajo de la superficie es comparable o superior a la superficie

Si bien las comunidades microbianas subsuperficiales difieren mucho entre entornos, ciertos géneros y grupos taxonómicos superiores son ubicuos: aparecen en todo el planeta

La riqueza de la comunidad microbiana se relaciona con la edad de los sedimentos marinos donde se encuentran las células, lo que sugiere que en los sedimentos más antiguos, la energía de los alimentos ha disminuido con el tiempo, lo que reduce la comunidad microbiana

Los límites absolutos de la vida en la Tierra en términos de temperatura, presión y disponibilidad de energía aún no se han encontrado. Los registros se rompen continuamente. Un pionero para el organismo más caliente de la Tierra en el mundo natural es Geogemma barossii, un organismo unicelular que prospera en las fuentes hidrotermales en el fondo marino. Sus células, pequeñas esferas microscópicas, crecen y se replican a 121 grados centígrados (21 grados más que el punto de ebullición del agua)

La vida microbiana puede sobrevivir hasta 122 ° C, el récord alcanzado en una cultura de laboratorio (en comparación, el lugar más cálido de la superficie de la Tierra en un desierto iraní deshabitado, es de aproximadamente 71 ° C, la temperatura de un filete bien hecho) )

La profundidad récord a la que se ha encontrado vida en el subsuelo continental es de aproximadamente 5 km; el récord en aguas marinas es de 10,5 km desde la superficie del océano, una profundidad de presión extrema; a 4000 metros de profundidad, por ejemplo, la presión es aproximadamente 400 veces mayor que a nivel del mar

Los científicos tienen una mejor comprensión del impacto en la vida en las ubicaciones subsuperficiales manipuladas por los humanos (por ejemplo, lutitas fracturadas, captura y almacenamiento de carbono)

La precisión cada vez mayor y el costo decreciente de la secuenciación de ADN, junto con los avances en las tecnologías de perforación en aguas profundas (pionero en el buque científico japonés Chikyu, diseñado para perforar en el fondo en algunas de las regiones más sísmicamente activas del planeta) lo lograron Es posible que los investigadores vean por primera vez la composición de la biosfera profunda.

Existen esfuerzos comparables para perforar cada vez más profundamente en ambientes continentales, utilizando dispositivos de muestreo que mantienen la presión para preservar la vida microbiana (ninguno de los cuales se cree que represente una amenaza o beneficio para la salud humana).

Para estimar la masa total de la vida profunda subcontinental de la Tierra, por ejemplo, el equipo compiló datos sobre la concentración de células y la diversidad microbiana de lugares de todo el mundo.

Dirigidos por Cara Magnabosco del Centro de Biología Computacional del Instituto Flatiron, Nueva York, los científicos analizaron una serie de consideraciones, que incluyen el flujo de calor global, la temperatura de la superficie, la profundidad y la litología (las características físicas de las rocas en cada ubicación) para estimar que subsuelo continental alberga 2 a 6 × 1029 celdas.

Combinado con las estimaciones de la vida del subsuelo debajo de los océanos, la biomasa global total de la Tierra profunda es de aproximadamente 15 a 23 petagramos (15 a 23 mil millones de toneladas) de carbono.

Dice Mitch Sogin, del Laboratorio de Biología Marina, Woods Hole, EE. UU., Copresidente de la comunidad Deep Life de DCO con más de 300 investigadores en 34 países: "Explorar el subsuelo profundo es similar a explorar la selva amazónica. Hay vida en todas partes, y en todas partes hay una abundancia impresionante de organismos inesperados e inusuales.

"Los estudios moleculares aumentan la probabilidad de que la materia oscura microbiana sea mucho más diversa de lo que sabemos actualmente, y los linajes de ramificación más profundos desafían el concepto de tres dominios introducido por Carl Woese en 1977. Tal vez nos estamos acercando a un nexo donde los primeros los posibles patrones de ramificación podrían ser accesibles a través de una investigación profunda de la vida ".

"Hace diez años, sabíamos mucho menos sobre las fisiologías de las bacterias y microbios que dominan la biosfera del subsuelo", dice Karen Lloyd, de la Universidad de Tennessee en Knoxville, EE. UU. “Hoy, sabemos que, en muchos lugares, invierten la mayor parte de su energía simplemente en mantener su existencia y poco en crecer, lo cual es una forma fascinante de vivir.

“Hoy también, sabemos que la vida subsuperficial es común. Diez años atrás, solo habíamos probado algunos sitios, el tipo de lugares en los que esperaríamos encontrar vida. Ahora, gracias al muestreo ultra profundo, sabemos que podemos encontrarlos en casi todas partes, aunque el muestreo obviamente ha alcanzado solo una parte infinitesimalmente pequeña de la biosfera profunda ".

"Nuestros estudios de microbios de biosfera profundos han producido mucho conocimiento nuevo, pero también una realización y una apreciación mucho mayor de lo mucho que todavía tenemos que aprender sobre la vida del subsuelo", dice Rick Colwell, Universidad Estatal de Oregón, EE. UU. “Por ejemplo, los científicos aún no conocen todas las formas en que la vida profunda del subsuelo afecta la vida de la superficie y viceversa. Y, por ahora, solo podemos maravillarnos de la naturaleza de los metabolismos que permiten que la vida sobreviva en las condiciones extremadamente empobrecidas y prohibitivas para la vida en la Tierra profunda ".

Entre los muchos enigmas restantes de la vida profunda en la Tierra:

Movimiento: ¿Cómo se extiende la vida profunda, lateralmente a través de grietas en las rocas? ¿Arriba abajo? ¿Cómo puede la vida profunda ser tan similar en Sudáfrica y Seattle, Washington? ¿Tenían orígenes similares y estaban separados por placas tectónicas, por ejemplo? ¿O se mueven las comunidades mismas? ¿Qué papel juegan los grandes eventos geológicos (como la tectónica de placas, los terremotos, la creación de grandes provincias ígneas, los bombardeos de meteoritos) en los movimientos de la vida profunda?

Orígenes: ¿Comenzó la vida en lo profundo de la Tierra (ya sea dentro de la corteza, cerca de respiraderos hidrotermales o en zonas de subducción) y luego emigró hacia el sol? O

 Referencia:

 https://deepcarbon.net/life-deep-earth-totals-15-23-billion-tonnes-carbon
The deep-sea mistery is changing our understanding of life; Karen Lloyd
https://www.youtube.com/watch?v=PbgB2TaYhio