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Fotosíntesis sin luz solar y vida en
las lunas heladas

Alberto González Fairén

Bacterias del fondo oceánico hacen fotosíntesis usando la luminosidad que emite el magma emergente en chimeneas hidrotermales. ¿Podría suceder algo similar en Europa o Encélado?
n junio de 2005, un equipo liderado por Thomas Beatty, de la Universidad de British Columbia, publicó el descubrimiento de un tipo particular de colonias bacterianas que habitan en el fondo del océano, cerca de la costa de Méjico. Estas bacterias son capaces de hacer fotosíntesis usando la energía que emite el magma ardiente que sale a través de chimeneas hidrotermales. El descubrimiento pasó bastante desapercibido fuera de la comunidad microbiológica, hasta que en febrero de este año un astrobiólogo de JPL, Mike Malaska, publicó un tweet sobre el artículo. De inmediato, el descubrimiento se hizo noticia y llegó hasta los periódicos de información general. Hoy es una historia relativamente bien conocida.

Las bacterias descubiertas en 2005 tienen clorofila, el mismo pigmento que permite a las plantas, las algas, ciertas bacterias y otros tipos de seres vivos hacer fotosíntesis, usando la energía que aporta la luz solar para convertir materia inorgánica en materia orgánica. Sin embargo, las nuevas bacterias descubiertas habitan en el fondo oceánico, a unas profundidades donde no llega la luz del Sol.

Las colonias se identificaron en una región del fondo oceánico donde convergen varias placas tectónicas. En las zonas de encuentro entre placas se producen fisuras en la corteza oceánica, por las que emerge el magma ardiente que edifica las chimeneas hidrotermales. Por estas chimeneas escapa el calor atrapado en interior de nuestro planeta, acompañado por una ingente variedad de compuestos químicos, generando columnas de gases negros (Figura 1).
Chimenea hidrotermal
Figura 1: Chimenea hidrotermal en el fondo del océano.
(Oregon State University) Click para ampliar!
Alrededor de las chimeneas, la vida florece. Hace décadas que se conoce la existencia de complicados ecosistemas sostenidos por las chimeneas en las profundidades oceánicas a varios kilómetros bajo la superficie, en oscuridad total, ausencia de oxígeno y a temperaturas cercanas a los 750ºC. Las nuevas colonias bacterianas descubiertas no precisan oxígeno, son anaeróbicas. Para mantener su metabolismo activo, oxidan el azufre del ácido sulfhídrico que sale por las chimeneas para reducir el CO2 y fabricar carbono orgánico.

Las colonias identificadas en Méjico son una clase de bacterias verdes del azufre, un tipo bacteriano conocido hace décadas por ser capaz de hacer fotosíntesis a intensidades lumínicas extremadamente bajas. La nueva especie descubierta en 2005 tiene la peculiaridad de estar adaptada para ser capaz de hacer fotosíntesis usando la extremadamente tenue radiación infrarroja cercana que emite el calor producido por las chimeneas hidrotermales del fondo oceánico. Es decir, hacen fotosíntesis sin intervención del Sol y casi sin luz.

Pero solo “casi”. En realidad, la energía que emite el magma hidrotermal alcanza su máximo en la radiación infrarroja, aunque aún emite una mínima cantidad de radiación en el espectro de la luz visible. Es esta mínima radiación visible, a 750 nanómetros, justo en el límite de la capacidad del ojo humano y al borde del infrarrojo, la que usan estas bacterias para hacer fotosíntesis.

Las implicaciones astrobiológicas de este descubrimiento son inmediatas. Hace ya más de 20 años que se descubrió la existencia de un océano en la luna de Júpiter Europa, un fenómeno que parece no ser extraño en otras lunas heladas del Sistema Solar exterior. Entre ellas destaca Encélado, una de las lunas de Saturno. Estos mundos de hielo tienen una superficie exterior congelada, y un núcleo interior rocoso; entre ambos, se sitúa una capa de agua líquida de espesor diferente en cada caso. Por lo tanto, la estructura interna de estos cuerpos implica que hay una interfase entre la roca sólida y el agua líquida, similar a la del fondo del océano terrestre (Figura 2).

Esta capa de agua escondida en las lunas heladas se mantiene líquida gracias al calor de marea que proporcionan los planetas gigantes gaseosos a los que orbitan. Es la misma energía mareal que se ha propuesto que está detrás de la activación de procesos tectónicos en el núcleo rocoso, de tal forma que tal vez existan fenómenos comparables a las chimeneas hidrotermales submarinas terrestres en el fondo de los océanos de Europa o Encélado. De ser así, ¿podrían estar habitadas por organismos que usaran estrategias similares a las bacterias del azufre identificadas en 2005?

El problema es complejo, porque no solo es necesario que los supuestos habitantes de las lunas heladas sean capaces de adaptarse a vivir en este tipo de entornos, además es preciso que hayan podido originarse allí. Y estamos aún lejos de comprender cómo y dónde se originó la vida en la Tierra. Si las bacterias de Méjico son descendientes de una biogénesis terrestre acaecida en otros lugares, por ejemplo en lagunas someras en la superficie continental de nuestro planeta, la identificación de chimeneas hidrotermales en el oscuro fondo de los océanos de Europa o Encélado no aportaría absolutamente ninguna información sobre si podrían estar habitadas o no. Aunque sería, en sí, un descubrimiento fascinante.
La estructura interna de Encélado
Figura 2: La estructura interna de Encélado. (NASA) Click para ampliar!
 
 
Madrid, España, 07 de Junio de 2021.
 
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