Muestras tomadas antes de Deepwater Horizon identificaron microorganismos con genes para degradar hidrocarburos y permiten reconstruir la respuesta natural del ecosistema
Redactor: Santiago Duarte
Editor: Karem Díaz S.
Un conjunto de muestras de agua recogidas en 2009 en las profundidades del norte del Golfo de México ha permitido reconstruir cómo era parte de su microbioma antes del desastre de Deepwater Horizon. El análisis, realizado por científicos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de Estados Unidos (NOAA) y colaboradores del Northern Gulf Institute, identificó microorganismos y genes con capacidad potencial para degradar metano, alcanos y otros hidrocarburos presentes en el petróleo.
La investigación adquiere especial valor porque disponer de información genética anterior a un gran vertido es poco habitual. Las muestras proceden del bloque Green Canyon 233, cerca de una piscina hipersalina del fondo marino y en una región con actividad petrolera, aunque fuera del área que posteriormente resultó afectada directamente por Deepwater Horizon.
Los resultados ofrecen una fotografía de referencia de la vida microscópica de esas aguas antes de la perturbación. Esa información permite comparar qué organismos estaban presentes previamente y cuáles aumentaron después de la llegada masiva de hidrocarburos, una cuestión relevante para comprender la capacidad natural de respuesta de los ecosistemas oceánicos.
ADN recuperado de aguas profundas antes del desastre
El equipo analizó diez muestras de la columna de agua obtenidas a profundidades aproximadas de entre 200 y 650 metros. Mediante metagenómica, una técnica que permite estudiar conjuntamente el material genético presente en una muestra ambiental, los investigadores reconstruyeron 60 genomas bacterianos y 11 genomas de arqueas ensamblados a partir de los datos.
El trabajo refuerza la importancia de estudiar la actividad de los microbios oceánicos y su papel en el reciclaje del carbono, ya que estos organismos diminutos intervienen en procesos químicos fundamentales y pueden modificar rápidamente su abundancia cuando cambian las condiciones ambientales.
Entre los microorganismos abundantes aparecieron arqueas de grupos como Nitrosopumilaceae, Nitrosopelagicus y Thalassarchaeaceae, además de bacterias pertenecientes a Pelagibacteraceae y SAR324. El análisis de sus genomas reveló genes relacionados con la degradación de hidrocarburos gaseosos y no gaseosos, incluidos metano, alcanos y compuestos aromáticos.
La metagenómica permite ir más allá de establecer qué organismos están presentes: ofrece pistas sobre las funciones que una comunidad puede desempeñar. Ese enfoque genético resulta especialmente útil para explorar la diversidad invisible del océano, donde bacterias, arqueas, protistas y virus forman complejas redes ecológicas.
Una bacteria casi invisible que aumentó durante el vertido
Uno de los resultados más llamativos surgió al comparar las muestras anteriores al desastre con 55 bibliotecas metagenómicas adicionales obtenidas durante y después del derrame. Los investigadores buscaron específicamente microorganismos del género Bermanella, relacionados con bacterias que habían aparecido con gran abundancia en la pluma de hidrocarburos de Deepwater Horizon.
En las muestras de 2009, la señal de una de estas Bermanella fue muy reducida, alrededor del 0,3 % en el análisis comparativo. Durante el vertido, en cambio, la proporción de lecturas reclutadas por ese genoma alcanzó aproximadamente entre el 19 % y el 23 % en muestras tomadas dentro de la pluma de Deepwater Horizon. Después del episodio volvió a niveles inferiores al 1 % en los conjuntos analizados.
El patrón muestra que ciertos microorganismos capaces de responder a una liberación de hidrocarburos pueden encontrarse en cantidades muy pequeñas en condiciones normales y multiplicar fuertemente su presencia cuando aparece una fuente extraordinaria de compuestos que pueden utilizar metabólicamente.
Los autores advierten, sin embargo, que la detección depende de factores como la profundidad de secuenciación y que no es posible extrapolar sin cautela la presencia o ausencia observada en muestras tomadas en momentos concretos.
La capacidad de microorganismos marinos para transformar sustancias presentes en su ambiente forma parte de procesos biogeoquímicos mucho más amplios. Investigaciones anteriores han mostrado, por ejemplo, cómo arqueas oceánicas aprovechan diferentes compuestos para sostener procesos del ciclo del nitrógeno, una muestra de la extraordinaria diversidad metabólica existente bajo la superficie marina.
Una línea base para entender futuros derrames
Deepwater Horizon liberó alrededor de 134 millones de galones de petróleo durante aproximadamente tres meses en 2010. Más de 108.000 millas cuadradas de zonas pesqueras permanecieron cerradas durante buena parte del periodo posterior al accidente, mientras ecosistemas costeros y de aguas profundas quedaron expuestos a uno de los mayores derrames marinos registrados en Estados Unidos.
Parte de la degradación de los hidrocarburos dependió de comunidades microbianas capaces de utilizar componentes del petróleo. Conocer cómo eran esas comunidades antes del desastre es fundamental para evaluar cuánto cambiaron, qué organismos respondieron con mayor intensidad y hasta qué punto el ecosistema puede aproximarse posteriormente a las condiciones anteriores al impacto.
La cuestión es especialmente importante en las profundidades marinas, donde los efectos de la contaminación pueden ser difíciles de observar directamente. Otros estudios han comprobado que contaminantes generados por actividades humanas alcanzan ambientes remotos: se han encontrado, por ejemplo, microplásticos en organismos de ecosistemas situados a más de 2.000 metros de profundidad.
El caso de Green Canyon aporta precisamente algo que suele faltar durante una emergencia ambiental: información anterior al impacto. Los investigadores consideran que estos datos históricos pueden utilizarse para desarrollar indicadores microbianos, mejorar modelos y alimentar herramientas de aprendizaje automático destinadas a reconocer cambios en las comunidades oceánicas.
El microbioma como indicador de la contaminación marina
La investigación no significa que los microorganismos puedan eliminar por sí solos las consecuencias de un gran derrame. La biodegradación depende de la composición del petróleo, las especies presentes, la temperatura, el oxígeno, los nutrientes y numerosas condiciones físicas y químicas del entorno. Diferentes ecosistemas profundos pueden responder de manera distinta incluso ante contaminantes similares.
La contaminación del fondo oceánico también puede persistir durante periodos prolongados y adoptar formas muy diferentes. La exploración de antiguos depósitos de desechos en el Atlántico, por ejemplo, ha documentado residuos y materiales depositados en ecosistemas del océano profundo, mostrando la dificultad de evaluar impactos ambientales cuando ocurren a varios kilómetros bajo la superficie.
En el caso de los hidrocarburos, conocer la composición del microbioma antes de un accidente proporciona una referencia para las tareas de seguimiento y restauración. Los investigadores señalan que todavía es necesario estudiar mejor los reservorios naturales, la diversidad y las funciones ecológicas de Bermanella y de otros microorganismos asociados con la degradación del petróleo.
La comparación entre muestras anteriores, contemporáneas y posteriores a Deepwater Horizon muestra que la respuesta biológica a una perturbación puede estar protagonizada por organismos casi indetectables antes de que cambie el ambiente. Preservar y analizar muestras históricas del océano puede convertirse así en una herramienta estratégica para comprender futuros episodios de contaminación y evaluar con mayor precisión la recuperación de los ecosistemas marinos.
Fuentes referenciales:
NOAA Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory
Applied and Environmental Microbiology
