En un paso hacia una mejor comprensión de cómo el océano secuestra carbono, nuevos hallazgos de investigadores y colaboradores de la UCSB desafían la visión actual de cómo se «fija» el dióxido de carbono en las profundidades oceánicas sin sol. La oceanógrafa microbiana de la UCSB, Alyson Santoro, y sus colegas, en un artículo publicado en la revista Nature Geoscience , presentan resultados que ayudan a conciliar las discrepancias en la contabilización del suministro de nitrógeno y la fijación de carbono inorgánico disuelto (CID) en profundidad.
por Sonia Fernández, Universidad de California – Santa Bárbara
«Algo que hemos estado intentando comprender mejor es cuánto carbono del océano se está fijando», dijo Santoro. «Las cifras ahora cuadran, lo cual es estupendo».
¿Quién está haciendo la reparación?
El océano es el mayor sumidero de carbono de la Tierra , protegiéndonos de las peores consecuencias del cambio climático al absorber un tercio de nuestras emisiones de dióxido de carbono, lo que a su vez regula las temperaturas globales. Dependemos en gran medida del océano para este fenómeno, por lo que es importante comprender plenamente los complejos procesos que lo posibilitan.
«Queremos saber cómo se mueve el carbono en las profundidades del océano, porque para que el océano tenga un impacto en el clima, el carbono tiene que llegar desde la atmósfera hasta las profundidades del océano», dijo Santoro.
En el océano, la mayor parte de esta fijación de carbono inorgánico la realizan microbios. El fitoplancton , un grupo de organismos unicelulares que absorben dióxido de carbono inorgánico (incluido el dióxido de carbono disuelto) en la superficie del océano, se conoce como autótrofos. Producen su propio alimento de la misma manera que las plantas terrestres fotosintetizan dióxido de carbono y agua, produciendo materia orgánica (azúcares) y oxígeno.
La idea predominante ha sido que, si bien la mayor parte de la fijación de DIC ocurre en la capa superior iluminada por el sol gracias al fitoplancton fotosintético, una cantidad significativa de fijación de DIC no fotosintética también ocurre en las capas «oscuras» del océano, una asimilación dominada principalmente por arqueas autótrofas que evolucionaron para oxidar el amoníaco (un compuesto que contiene nitrógeno) para obtener energía en lugar de luz solar.
Sin embargo, al rastrear el presupuesto energético de nitrógeno de estos microbios fijadores de carbono a través del muestreo de la columna de agua, los investigadores pronto descubrieron que los números no coincidían.
«Había una discrepancia entre lo que se medía al salir a bordo de un barco para medir la fijación de carbono y lo que se entendía como las fuentes de energía de los microbios», dijo Santoro. «Básicamente, no pudimos lograr que el presupuesto funcionara para los organismos que fijan el carbono». Necesitaban energía para hacerlo, explicó, pero no parecía haber suficiente energía nitrogenada disponible en las profundidades oceánicas para las tasas de fijación de carbono que se reportan en toda la columna de agua.
Este misterio ha rondado durante mucho tiempo la mente de Santoro y de la autora principal del artículo, Barbara Bayer, quienes llevan casi una década trabajando para llenar este vacío en nuestra comprensión del ciclo del carbono oceánico. Estudios previos han explorado la hipótesis de que estas arqueas fijadoras de carbono podrían ser más eficientes en su función de lo que se creía, requiriendo menos nitrógeno para fijar el carbono, aunque sus resultados indicaron que no era así.
Para este trabajo, el equipo adoptó un enfoque diferente: se preguntó cuál era la contribución de estos oxidantes de amoníaco a las tasas totales de fijación de carbono inorgánico disuelto en el océano oscuro. Para averiguarlo, Bayer ideó un ingenioso experimento.
«Ella ideó una manera de inhibir específicamente su actividad en las profundidades oceánicas», explicó Santoro. Al restringir los oxidantes con una sustancia química especial, continuó, la tasa de fijación de carbono debería reducirse drásticamente. Se confirmó que el inhibidor, el fenilacetileno, no tiene otros efectos mensurables en otros procesos de la comunidad.
Sus resultados indicaron que a pesar de inhibir estos oxidantes de amoníaco (principalmente arqueas que abundan en el océano oscuro), la tasa de fijación de carbono en las áreas de estudio no disminuyó tanto como se esperaba.
Entonces, si no son las arqueas oxidantes de amoníaco, ¿quién podría estar fijando el carbono en las profundidades? La lista de sospechosos ha aumentado e incluye otros microbios de la zona, en particular bacterias y algunas arqueas.
«Creemos que esto significa que los heterótrofos (microorganismos que se alimentan de carbono orgánico de microbios en descomposición y otras formas de vida marina) absorben mucho carbono inorgánico además del carbono orgánico que suelen consumir», dijo Santoro, «lo que significa que también son responsables de fijar algo de dióxido de carbono.
Y eso es realmente interesante porque, aunque sabemos que es una posibilidad teórica, no teníamos una cifra exacta de qué fracción del carbono en las profundidades oceánicas estaba siendo fijado por estos heterótrofos en comparación con los autótrofos. Y ahora sí la tenemos.
Estos hallazgos también ayudan a pintar una imagen más clara de cómo funciona la red alimentaria de las profundidades del océano.
«Hay aspectos básicos de cómo funciona la red alimentaria en las profundidades del océano que no entendemos», dijo Santoro, «y creo que esto significa descubrir cómo funciona la base misma de la red alimentaria en las profundidades del océano».
Más misterios de las profundidades
Los trabajos futuros en este ámbito para Santoro y sus colaboradores se adentrarán en los aspectos más finos de la fijación del carbono en el océano, como por ejemplo la forma en que el ciclo del nitrógeno y el ciclo del carbono interactúan con otros ciclos elementales en el océano, incluidos el hierro y el cobre.
«Otra cosa que intentamos averiguar es cómo, una vez que estos organismos fijan el carbono en sus células, este queda disponible para el resto de la red trófica», señaló. «¿Qué tipos de compuestos orgánicos podrían estar filtrando de sus células y que podrían alimentar al resto de la red trófica?»
Más información: Barbara Bayer et al., Contribución menor de los oxidantes de amoníaco a la fijación de carbono inorgánico en el océano, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01798-x
