Una antigua poza de salmuera situada a 1.400 metros de profundidad conserva concentraciones extraordinarias de metales asociadas con la actividad microbiana. El hallazgo ayuda a investigar cómo pudo desarrollarse la vida cuando el oxígeno era escaso en la Tierra.
Redacción: Redacción Noticias de la Tierra
Editor: Karem Díaz S.
En las profundidades del mar Rojo, una antigua cuenca submarina ha conservado evidencias de procesos biológicos y químicos que podrían ayudar a reconstruir las condiciones de los océanos primitivos. Una investigación publicada en la revista científica AGU Advances examinó los sedimentos de la Fosa de Hume, situada aproximadamente a 1.400 metros bajo la superficie, y encontró concentraciones excepcionales de metales relacionadas con la actividad de microorganismos adaptados a ambientes extremos.
El descubrimiento resulta especialmente interesante porque la cuenca ya no contiene la acumulación de salmuera que caracterizaba su antiguo ecosistema. Sin embargo, sus sedimentos conservan señales minerales que permiten investigar cómo los microorganismos modificaron la composición química del fondo marino y dejaron evidencias de su presencia mucho después de que desaparecieran las condiciones originales.
Los resultados también ofrecen nuevas perspectivas sobre una cuestión fundamental de las ciencias de la Tierra: cómo pudieron mantenerse determinados procesos biológicos en los océanos antiguos, cuando la atmósfera y las aguas marinas contenían cantidades considerablemente menores de oxígeno que en la actualidad.
Una cuenca submarina que conservó las huellas de un ecosistema desaparecido
La Fosa de Hume pertenece a una región del mar Rojo caracterizada por una compleja actividad geológica, donde las fracturas del fondo oceánico y la circulación de fluidos ricos en minerales pueden generar condiciones ambientales extraordinarias.
En determinadas depresiones submarinas se forman acumulaciones de agua extremadamente salada, conocidas como pozas de salmuera. Debido a su elevada densidad, estas aguas pueden permanecer relativamente separadas del agua marina circundante, creando ambientes con escasa disponibilidad de oxígeno y características químicas muy diferentes de las habituales.
Aunque estas condiciones resultan incompatibles con la supervivencia de numerosos organismos marinos, algunas bacterias y arqueas pueden desarrollarse aprovechando reacciones químicas que involucran compuestos presentes en el agua y los sedimentos.
Los investigadores analizaron las señales conservadas en Hume y las compararon con las de NEOM, otra poza de salmuera situada aproximadamente 90 kilómetros más al norte, a unos 1.770 metros de profundidad, donde todavía existen comunidades microbianas asociadas con este tipo de ambiente.
La comparación permitió estudiar qué características químicas comparten un ecosistema activo y otro que perdió su acumulación de salmuera. Esta estrategia resulta importante para reconocer posibles huellas biológicas en depósitos antiguos donde ya no es posible observar directamente a los microorganismos responsables.
Metales concentrados hasta 117 veces por encima de los niveles habituales
Uno de los resultados más destacados fue la identificación de concentraciones elevadas de hierro, manganeso, potasio, cobre y molibdeno en los sedimentos asociados con estos ambientes.
En determinadas zonas vinculadas con la actividad microbiana, los análisis encontraron enriquecimientos metálicos de hasta 117 veces respecto de los valores de referencia del fondo marino.
Estas diferencias sugieren que la distribución de los elementos no puede explicarse únicamente mediante procesos físicos de sedimentación o por el contacto de los materiales con fluidos minerales. La actividad de los microorganismos habría contribuido a transformar y concentrar determinados elementos químicos.
La investigación aporta así una perspectiva complementaria a otros trabajos sobre el papel de la vida microscópica en la formación de depósitos minerales. En la Antártida, por ejemplo, una investigación sobre bacterias capaces de oxidar hierro también ha proporcionado evidencias de mecanismos biológicos que podrían ayudar a interpretar formaciones minerales antiguas.
Ambos estudios examinan ambientes diferentes, pero coinciden en destacar que los microorganismos pueden participar activamente en las transformaciones geoquímicas de los océanos.
Cómo se investigó la relación entre microorganismos y minerales
Para identificar los procesos responsables del enriquecimiento metálico, los científicos combinaron distintas técnicas de análisis químico, microbiológico y microscópico.
Entre ellas se encuentra la metagenómica, que permite estudiar el material genético recuperado directamente de una muestra ambiental. Esta herramienta ayuda a identificar comunidades microbianas y a reconocer genes asociados con determinadas funciones metabólicas.
Los investigadores también utilizaron metatranscriptómica, una metodología que permite examinar la expresión de genes y obtener información sobre las funciones biológicas activas en las comunidades estudiadas.
Los análisis se complementaron con microscopía electrónica de barrido y técnicas de espectroscopia capaces de caracterizar la composición elemental de los materiales.
La combinación de estas herramientas permitió relacionar la presencia de microorganismos con las transformaciones químicas observadas en los sedimentos, aunque la interpretación de depósitos antiguos exige considerar también procesos geológicos y reacciones que pueden ocurrir sin intervención biológica.
El manganeso aporta una pista sobre la vida sin oxígeno abundante
En la poza activa de NEOM, los investigadores identificaron microorganismos relacionados con procesos de oxidación del manganeso, incluidos representantes del género Nitrospira.
La oxidación consiste en una transformación química en la que una sustancia pierde electrones. En determinados sistemas microbianos, las reacciones de transferencia de electrones forman parte de mecanismos que permiten aprovechar energía química.
Los sedimentos estudiados presentaron manganeso y hierro en estados oxidados, junto con materia orgánica enriquecida en determinados metales. Esta asociación constituye una evidencia relevante para investigar cómo la actividad microbiana puede modificar la distribución de elementos en ambientes con poco oxígeno.
La importancia del fenómeno va más allá del mar Rojo. Durante gran parte de la historia temprana del planeta, las condiciones atmosféricas y oceánicas fueron muy diferentes de las actuales.
Antes del denominado Gran Evento de Oxidación, ocurrido aproximadamente entre 2.400 y 2.200 millones de años atrás, el oxígeno libre era mucho menos abundante. En ese contexto, diversas comunidades microbianas dependían de rutas metabólicas relacionadas con sustancias químicas presentes en el ambiente.
Los investigadores consideran que mecanismos vinculados con el hierro y el manganeso podrían ayudar a explicar determinados procesos de transformación mineral desarrollados en aquellos océanos antiguos.
Esta posibilidad se relaciona con una cuestión más amplia: cómo reconocer las huellas que los organismos dejan en el registro geológico, incluso cuando sus cuerpos no se conservan.
La antigua salmuera desapareció, pero sus señales permanecieron
Otro aspecto relevante del estudio es la edad de los depósitos asociados con la última etapa de actividad de la poza de Hume.
Mediante técnicas de datación basadas en uranio y torio, los investigadores situaron esa etapa en un intervalo comprendido aproximadamente entre 2.000 y 16.000 años atrás.
Esta cronología demuestra que el ambiente estudiado pertenece a un período geológicamente reciente. Por tanto, los microorganismos identificados y las señales minerales analizadas no constituyen restos directos de la vida que existió hace miles de millones de años.
Su importancia consiste en ofrecer un modelo natural contemporáneo para comprender procesos que también pudieron ocurrir bajo condiciones químicas comparables durante etapas remotas de la historia terrestre.
Los autores plantean que la aparición y desaparición de estas pozas puede estar relacionada con cambios en la circulación de fluidos hidrotermales a través de fracturas tectónicas.
Cuando se modifican las conexiones subterráneas, pueden cambiar los aportes de agua salina, calor y sustancias minerales. Estas variaciones alteran las condiciones del ecosistema y pueden determinar la continuidad o desaparición de determinadas comunidades microbianas.
La interacción entre actividad tectónica y vida microscópica también ha sido examinada en investigaciones sobre el transporte de microorganismos enterrados mediante procesos geológicos submarinos.
Los fluidos hidrotermales influyen en la química del fondo oceánico
Las pozas de salmuera del mar Rojo se desarrollan en un contexto geológico donde la circulación de fluidos y la presencia de depósitos salinos pueden favorecer concentraciones extraordinarias de sustancias disueltas.
Los sistemas hidrotermales transportan calor y componentes químicos a través de las rocas del subsuelo marino. Al interactuar con el agua oceánica y los sedimentos, estos fluidos pueden modificar las condiciones necesarias para distintas reacciones minerales y biológicas.
En otros sectores del planeta, el estudio de sedimentos sobrecalentados ha revelado mecanismos de producción de hidrógeno en ambientes oceánicos profundos, lo que demuestra la diversidad de procesos químicos asociados con la actividad hidrotermal.
En el caso de Hume, la conservación de concentraciones metálicas después de la desaparición de la salmuera indica que los sedimentos pueden funcionar como archivos de condiciones ambientales que ya no existen.
Este registro ofrece una oportunidad para investigar cómo evolucionan los ecosistemas profundos cuando cambian sus fuentes de energía y la disponibilidad de elementos químicos.
Una nueva perspectiva para interpretar los minerales de la Tierra antigua
La investigación también plantea implicaciones para el estudio de las rocas formadas antes de que el oxígeno se extendiera ampliamente por la atmósfera terrestre.
Los geólogos utilizan la composición química y mineralógica de los depósitos antiguos para reconstruir las condiciones ambientales existentes durante su formación.
Sin embargo, la presencia de determinados metales oxidados no demuestra necesariamente que el entorno tuviera abundante oxígeno libre. Algunas transformaciones pueden estar relacionadas con procesos biológicos específicos o con otras reacciones químicas.
Los resultados del mar Rojo refuerzan la necesidad de examinar conjuntamente las evidencias mineralógicas, geoquímicas y microbiológicas antes de atribuir el origen de un depósito a un mecanismo determinado.
También muestran que los microorganismos pueden influir en la distribución de elementos de interés geológico, como hierro, manganeso, cobre y molibdeno.
Estos elementos tienen aplicaciones industriales y tecnológicas, aunque el propósito principal de la investigación no fue identificar yacimientos explotables, sino comprender los procesos naturales que intervienen en su concentración.
Qué aporta el descubrimiento al conocimiento de los primeros ecosistemas
La principal contribución del estudio es demostrar que una antigua cuenca de salmuera puede conservar señales químicas asociadas con comunidades microbianas incluso después de desaparecer el ambiente que permitió su desarrollo.
La comparación entre Hume y NEOM ofrece una herramienta para interpretar depósitos submarinos donde la actividad biológica original ya no puede observarse directamente.
Al mismo tiempo, los resultados proporcionan nuevas hipótesis sobre las posibles interacciones entre microorganismos y metales durante las etapas de baja oxigenación de los océanos terrestres.
Estas interpretaciones requieren nuevas investigaciones para establecer hasta qué punto los mecanismos observados en ambientes modernos pueden extrapolarse a rocas formadas hace miles de millones de años.
La Fosa de Hume constituye, por tanto, un archivo geológico especialmente valioso: sus sedimentos conservan evidencias de un ecosistema desaparecido y permiten examinar cómo la actividad de organismos microscópicos puede dejar señales duraderas en la composición mineral del planeta.
Fuentes referenciales: AGU Advances — Brine Pool Microbes Enrich Metalliferous Sediments in Salt Giant Basins Infobae — Investigación sobre microorganismos en el mar Rojo
