Los motores unicelulares de un planeta azul cambiante

Nota editorial (2025): publicado originalmente en 2020. Se añadió una versión estructurada con fines enciclopédicos. El texto original se conserva íntegro como parte del archivo histórico.

La Tierra y el Océano Atlántico desde la Estación Espacial Internacional NASA

Desde su origen hace unos 4 500 millones de años, la Tierra ha desarrollado una vida diversa que se asienta en nuestro planeta azul. Este mundo alberga un gran océano Atlántico y es el único conocido reino donde la superficie está mayormente cubierta por agua líquida.

La Pesca Espacial de los Microorganismos

A lo largo de su historia, las formas de vida han experimentado varias extinciones masivas; sin embargo, la Tierra ha resurgido y evolucionado constantemente. La presencia humana desde hace unos 3 500 millones años no es mínima en comparación con el planeta completo.

• La Gran Oxidación: El incremento de oxígeno, generado por organismos fotosintéticos unicelulares a través del proceso oxigénico hace unos 2 400 millones de años, llevó consigo la extinción masiva. La Tierra ha sufrido al menos cinco grandes eventos que han marcado cambios en el planeta.
• Los Microorganismos: A pesar de no ser tan visibles como otras formas de vida, estos organismos desempeñan un papel crítico en la biomasa marina. Especies bacterianas y arqueanas constituyen aproximadamente el 70% del contenido biológico del océano.
• El Microbioma Marino: Con una diversidad estimada de un millón a dos millones de especies, este ecosistema oceanográfico regula las temperaturas globales y apoya las redes tróficas marinas. A pesar de ser esencial para nuestro medio ambiente global, muchas preguntas permanecen pendientes.

La Gran Oxidación: Este evento marcado por la extinción masiva hace unos 2 400 millones de años es fundamental para comprender los cambios en el planeta. La existencia actual del océano Atlántico y sus microorganismos son un testimonio viviente a este pasado devastador.

El Microbioma Marino: Un Océano Vivo con Genomas Explorados

• “Malaspina-2010” y “TARA -Oceans”: Expediciones que han descubierto miles de genes nuevos relacionados con la expresión y funciones en el microbioma marino. Estas investigaciones están ampliando nuestra comprensión del sistema biológico subyacente al funcionamiento natural.
• “Monitoreo Global”: Futuros desarrollos tecnológicos podrían permitirnos monitorear de manera continua el comportamiento microbiano en respuesta a los cambios globales. Este avance facilitaría la asignación precisa del impacto global sobre este ecosistema marino.

La historia y futuro de vida terrestre están intrínsecamente entrelazados con el océano Atlántico y sus microorganismos. Enfrentando los desafíos presentes, es imperativo que tomemos medidas para un equilibrio ecológico a largo plazo.

La Supervivencia del Humanismo Ambientalista

• “Consejos Espaciales”: La observación desde el espacio ha enseñado la importancia de un planeta vivo y bien reciclado. Reconocer los ciclos naturales como parte integral a nuestro desarrollo societal es clave para una supervivencia sostenible.
• “La Adaptabilidad”: A pesar del cambio global, la Tierra ha sobrevivido tras cada extinción masiva. Los organismos invisibles al ojo humano han sido y continúan siendo fundamentales para el mantenimiento de un planeta viviente.

A medida que enfrentamos la crisis del cambio global, es vital reconocer las contribuciones no solo visuales sino también microbianas a nuestra supervivencia. Un viaje hacia una sociedad ecológicamente consciente y sustentable requiere un amplio conocimiento de los motores biológicos que han mantenido la vida en el planeta durante millones de años.

Preguntas frecuentes

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Texto original (2020)

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.

Fuente: The Conversation (Creative Commons)
Author: Ramiro Logares, Ecólogo microbiano, científico titular del CSIC, Instituto de Ciencias del Mar (ICM-CSIC)