Cuatro Ciénegas, laboratorio de la vida
Por Tania Robles
Ciudad de México. 1 de septiembre de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Cuatro Ciénegas es único en el mundo. Está ubicado en el estado de Coahuila a 740 metros sobre el nivel del mar y rodeado de montañas de tres kilómetros de altura. Es un sitio en medio del desierto que presenta una enorme cantidad de formas de vida. Con temperaturas que pasan los 45 grados Celsius, y menos de cero grados en invierno, Cuatro Ciénegas alberga peces, caracoles, hormigas e infinidad de microartrópodos, microalgas y, sobre todo, bacterias.
Es un laboratorio del tiempo y de la vida en el norte del país, un recinto natural que ha permitido y llamado la atención de investigadores nacionales e internacionales por sus características y organismos que lo habitan, pues es considerado como uno de los sitios con mayor diversidad de bacterias en el mundo. Sin embargo, no muchos conocen la importancia que tiene en la Tierra.
Tapete microbiano en la poza del Archeano en el Rancho Pozas Azules. Fotografía cortesía de Luis Eguiarte.En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Valeria Souza Saldívar, del Instituto de Ecología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), en el Departamento de Ecología Evolutiva y el Laboratorio de Evolución Molecular y Experimental, considerada una de las mayores especialistas en el tema, contó sobre el origen de este recinto histórico para la vida en la Tierra y sus proyectos de investigación asociados.
Laboratorio de la vida
Además de su diversidad biológica, Cuatro Ciénegas es el punto donde el hemisferio norte y sur se deslizaron rompiendo Pangea en dos partes, lo que dio origen al Océano Atlántico hace 200 millones de años. Aunado a esto, representa una posible analogía biológica y ambiental con respecto a Marte, cuando el planeta rojo aún tenía un mar somero, por lo que puede ser manejado como sitio análogo del pasado tanto de la Tierra como de Marte y donde fuera posible la aplicación del conocimiento ya obtenido para experimentar en el área de astrobiología.
Es conocido como el desierto más diverso en especies de arañas en el mundo. El valle de Cuatro Ciénegas es un humedal que está constituido de corrientes subterráneas, canales, ríos, lagos, estanques y manantiales, y tiene estromatolitos y tapetes microbianos muy diversos que dependen de las bajas concentraciones de fósforo, así como de las altas concentraciones en sales de calcio y magnesio con sodio, potasio, sulfatos, carbonatos y cloruros.
El inicio
Cuatro Ciénegas fue la orilla del mar que bordeaba la costa oeste de Laurentia, segunda superficie continental más grande en el periodo Cámbrico. A lo largo del tiempo, por tectónica de placas, los continentes y supercontinentes se formaron y rompieron, continuando como costa la zona de Cuatro Ciénegas. El más reciente de esos eventos fue cuando se fracturó Pangea, entonces Coahuila se desplazó desde el ecuador hasta donde se encuentra hoy en día junto con todo el hemisferio norte. En ese evento nació el Océano Atlántico en Cuatro Ciénegas hace 200 millones de años.
Durante miles de millones de años se desarrollaron tapetes microbianos y estromatolitos. “Estas estructuras fósiles constituyen la evidencia más antigua de vida en el planeta y fueron responsables de soltar burbuja por burbuja el oxígeno que cambió la atmósfera a una atmósfera azul. Es además en estas complejas comunidades microbianas donde evolucionaron todas las funciones celulares necesarias para reciclar los elementos atómicos que nos construyen”, explicó la doctora.
Hace 35 millones de años, Cuatro Ciénegas se aisló por primera vez del mar al subir el Altiplano Central junto con la Sierra Madre Oriental. “Las bacterias y muchos organismos se quedaron ahí y no se han enterado que se fue el mar. Siguen sus linajes que han sobrevivido por miles de millones de años a cambios planetarios que han causado grandes extinciones, pero no de las comunidades marinas ancestrales de Cuatro Ciénegas”, añadió la investigadora.
La película alterna de la vida
Para Valeria Souza, Cuatro Ciénegas representa la película alterna de la vida, es decir, lo que hubiera pasado si no se hubiera separado Rodinia —el primer supercontinente— hace 800 millones de años. Durante los primeros tres mil millones de años de la vida en el planeta, esta estuvo extremadamente limitada por un elemento fundamental para la vida, el fósforo, un elemento que guarda la energía (ATP, adenosín trifosfato) y que es parte de nuestra información. Este elemento normalmente explosivo, se estabiliza en presencia del calcio en un mineral conocido como apatita.
Cuando se rompió Rodinia, se generaron más playas donde los estromatolitos que capturan el dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera en sus arrecifes precipitaron un cambio climático que resultó en la congelación global de la masa continental denominada Criogénico.
“El hielo raspó los minerales, y expuso la apatita a una atmósfera rica en oxígeno liberando el fósforo en forma de fosfato, por lo que en el deshielo ese fosfato entró junto con agua rica en oxígeno a las playas. Este le dio finalmente la oportunidad a las algas de predominar, puesto que antes no tenían suficiente fósforo para crecer ya que las algas, al igual que los primeros eucariontes, necesitan más energía (ATP) y contienen mayor ADN”, contó la experta.
Por otra parte, el mar era anaranjado rico en azufre y pobre en oxígeno y fósforo. El crecimiento de las algas volvió a capturar el CO2 de la atmósfera en sus células y se precipitó una tercera congelación global que liberó nuevamente fósforo y oxígeno a las playas donde se desarrollaron los primeros animales en el periodo Edicardiano hace 635 millones de años.
La tercera congelación terminó cuando inició el periodo Cámbrico hace 542 millones de años, donde el mar se volvió azul y los animales, plantas y hongos se diversificaron muy rápido debido a que tenían todo el potencial evolutivo pero solo les faltaba la oportunidad ecológica, llamándose esto la explosión del Cámbrico, agregó Valeria Souza.
"Cuatro Ciénegas es especial porque es donde no entró el fósforo a las playas, un sitio extraordinariamente limitado en este elemento fundamental para la vida, que permaneció por la mayor parte de la historia evolutiva de la vida atrapado por el calcio en las rocas", añadió.
Descubriendo un laboratorio
Cuatro Ciénegas fue descubierto en los años 60 por los naturalistas Minckley y Pianka, junto con su enorme diversidad de animales y plantas que lo habitaban y fue Minckley quien promovió la creación del área protegida en 1994. Sin embargo, cuando se dio cuenta que los peces, caracoles y estromatolitos seguían en peligro por la extracción desmedida del agua, buscó la atención de la agencia espacial estadounidense en el programa de astrobiología de su universidad, Arizona State University.
“Fue cuando nos contactaron al doctor Luis Eguiarte y a mí, quienes fuimos por primera vez en 1999, escribimos el proyecto e iniciamos el trabajo en 2000. Desde el inicio, nos enamoramos de la belleza del oasis y sus misterios, de un lugar que se ve sin vida desde el espacio y, sin embargo, es tan diverso a pesar de que está tan limitado por el elemento más crítico para la vida”, afirmó la investigadora.
En Cuatro Ciénegas parece ser que la razón por la que continúan los mismos linajes ancestrales es porque como no hay fósforo, no hay migración de organismos, pues no saben cómo sobrevivir si no hay este alimento fundamental. Los organismos locales tampoco se mueven de su comunidad ya que han construido una enorme codependencia metabólica que les permite sobrevivir en este sitio tan limitado de nutrientes. Por la misma razón, no mezclan genes en general con otras bacterias y consumen todo lo que no conocen utilizando los “cadáveres” como fuente de fósforo, explicó.
Esto da pauta a que Cuatro Ciénegas pudiera ser la cuna de nuevos medicamentos y vacunas, pues el comportamiento agresivo, defensivo y de supervivencia de las bacterias podría ser aplicado a preservar la salud humana, así como la salud planetaria, al tener sus recursos genéticos un potencial enorme como biofertilizantes y para usarlos en la biorremediación.
Investigación ecológica
Actualmente, la doctora Souza continúa trabajando en buscar una explicación sobre cómo surgen y coexisten tantas especies en un sitio tan pobre en nutrientes. También intenta entender un sitio nuevo en Cuatro Ciénegas que acaba de ser descubierto este inicio de primavera y que lleva a un mundo aún más primitivo, “un mundo sin oxígeno, ya que los tapetes microbianos de esa pocita en particular crean domos geodésicos, construcciones creadas por las bacterias donde en su interior están los gases de la atmósfera desde hace 2.5 mil a cuatro mil millones de años. Les llamamos los domos del archeano”, añadió.
Las investigaciones de la doctora Souza han sido financiadas inicialmente en colaboración por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), posteriormente por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat), Alianza World Wide Fund for Nature-Fundación Carlos Slim, UNAM y Fundación LALA.
Gracias a este tipo de investigaciones es que se abren las puertas del conocimiento a nuevos descubrimientos que permitirán en el futuro conocer el completo ciclo de la formación de vida en la Tierra, y tal vez en otros planetas, concluyó Valeria Souza.
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