Los motores unicelulares de un planeta azul cambiante

La Tierra es un coloso de unos 4 500 millones de años con una característica muy particular entre el resto de planetas conocidos: está mayormente cubierta por agua líquida que forma océanos y le da el característico color azul que se percibe desde el espacio.

No mucho después de su origen, la vida ha colonizado su superficie. De hecho, otra de las características del planeta azul es la notable cantidad de vida que contiene.

La primera evidencia de vida unicelular data de hace unos 3 500 millones de años. Esta dominó la vida en el planeta durante aproximadamente 2 500 millones de años, en particular los océanos.

Organismos unicelulares capaces de captar la energía solar generaron la primera crisis global: mediante su entonces nuevo método para obtener energía del sol, (la fotosíntesis oxigénica), comenzaron a liberar oxígeno (O₂). El gas se fue acumulando lentamente en mares y atmósfera hasta llegar a los niveles actuales (un 21 %).

La Gran Oxidación y sus efectos en la Tierra

La Gran Oxidación, como se conoce a este cambio medioambiental, se asocia con el incremento de oxígeno de hace unos 2 400 millones de años.

Probablemente llevó a la extinción a varios organismos unicelulares adaptados a un mundo sin oxígeno. De hecho, quizá se trate de la primera extinción masiva y un buen ejemplo sobre cómo la innovación molecular de organismos invisibles al ojo humano puede tener efectos a nivel planetario.

Desde la Gran Oxidación, la vida en el planeta se ha visto desafiada al menos en cinco ocasiones durante extinciones masivas que asociamos a la desaparición de animales y plantas. ¿Cómo han afectado éstas extinciones a los organismos unicelulares? ¿Ha habido otras en el mundo unicelular de las que aún no tenemos registro?

Estos son interrogantes que todos los que estudiamos los microorganismos nos planteamos. Cuestiones que necesitaríamos entender para poder comprender cómo el cambio global actual podría afectar a la microbiota de la Tierra. También las consecuencias que esto podría tener para el funcionamiento de la biosfera.

Microbioma de un océano cambiante

Los océanos están poblados por unas 10²⁹ células de bacterias y arqueas (sin contar los eucariotas ni los virus). Para hacernos una idea, en el universo visible se estima que existen unas 10²⁴ estrellas.

Los microorganismos representarían un 70 % de la biomasa del océano. Estas magnitudes hacen que el microbioma marino tenga un gran impacto a nivel planetario. Por ejemplo, se calcula que el fitoplancton puede capturar unas 50 gigatoneladas de carbono de la atmósfera por año. Este es un rol crucial para la regulación del clima.

La microbiota es, además, la base fundamental de las redes tróficas marinas. Ahora bien, a pesar de su vital importancia, el microbioma marino aún presenta muchos interrogantes en relación a las especies que lo componen y sus funciones.

Durante la última década, campañas oceanográficas globales como Malaspina-2010 y TARA-Oceans contribuyeron a estimar la magnitud de la diversidad de organismos, genes y funciones del microbioma del océano.

Estas expediciones han descubierto millones de genes nuevos, informando sobre su expresión y función, reportando también nuevos linajes de microorganismos. Además, han contribuido a desvelar sus patrones de distribución en el océano, indicando también los procesos ecológicos subyacentes que estructuran la microbiota oceánica.

Pero aún quedan muchas incógnitas. Por ejemplo, aún no sabemos qué hacen muchos de esos genes, cómo funcionan en conjunto o cómo ciertos cambios en la estructura del microbioma marino podrían afectar al funcionamiento del planeta.

Este último es uno de los grandes desafíos actuales que impulsa el cambio global. Cada vez surgirán más respuestas al funcionamiento del microbioma del océano global gracias al análisis de datos tomados por vehículos autónomos, sensores, satélites y secuenciadores masivos de ADN que generan big data, procesada mediante inteligencia artificial.

Podemos imaginar un futuro donde monitorizamos la dinámica de los microorganismos marinos en tiempo real y la asociamos con cambios ambientales y procesos a gran escala. Esto permitiría tener una idea más precisa del efecto del cambio global en el microbioma marino.

Futuro en el planeta azul

La vida en la Tierra ha enfrentado grandes desafíos durante su historia. Esta ha resurgido de manera exitosa de cada una de la extinciones masivas conocidas. Ha mostrado una asombrosa capacidad de innovación y adaptabilidad.

Desde la Revolución Industrial, los humanos hemos comenzado a modificar un sistema natural cuyo funcionamiento entendemos superficialmente. A esto se le suma un capitalismo que necesita de una expansión constante para funcionar, aunque vivamos en un mundo con recursos limitados. El cóctel es explosivo y ahora nos enfrentamos a las consecuencias: el cambio global.

En el océano, el cambio global puede evidenciarse por el aumento de su temperatura media superficial y acidificación, entre otros. Sabemos que estos cambios afectan a algunos microorganismos, pero no sabemos cómo interfieren en el funcionamiento del microbioma oceánico. Tales cambios podrían desencadenar eventos impredecibles de gran impacto conocidos como “cisnes negros”.

De cualquier manera, el auge y expansión del Homo sapiens representa una mínima fracción de la historia de la vida en el planeta. Si generamos una extinción, entre los mas perjudicados estaremos nosotros. Probablemente, además, nos llevaremos una parte de la vida del planeta.

Pero otra parte de la vida continuará. Los microorganismos posiblemente no tengan grandes inconvenientes en enfrentar los desafíos de los humanos, gracias a su gran adaptabilidad.

Vivimos en una época excepcional, donde nos toca decidir el futuro de nuestra especie. Esta sería una de las conversaciones más importantes de los próximos años.

Si decidimos actualizar el software del Homo sapiens, adquiriendo una perspectiva ecológica sostenible y global, bajándonos del pedestal del humanismo para volver a formar parte de la biosfera, es probable que sobrevivamos a esta crisis.

Tal futuro de la humanidad a largo plazo requerirá conocer mucho mejor los motores unicelulares del funcionamiento vital del planeta azul. Esos que lo han habitado durante miles de millones de años y que muy probablemente lo sigan haciendo hasta su final.

Ramiro Logares recibe fondos de la Agencia Estatal de Investigación y de la Comisión Europea.