Tuesday, 18 October 2011

La comunicación entre bacterias afecta al cambio climático.

Un cocolito (cáscara de carbonato de calcio)
de algún cocolitóforo

Cada tanto la ciencia nos ofrece un nuevo conocimiento que vincula dos áreas de investigación que parecerían completamente separadas. Relaciones que sin explicar parecerían imposibles o una burla a veces resultan se serias y su explicación muy interesante. En este caso, un paper publicado en Environmental Microbiology Reports por Hmelo et. al. (abstract, pdf) explica cómo la comunicación entre bacterias puede afectar el cambio climático. Mi primera reacción cuando escuché eso fue, “debe ser mentira” (era el segmento ‘Science or Fiction’ del excelente podcast SGU) pero efectivamente parece ser verdad.

Primero hay que hablar del ciclo del Carbono. A todos nos enseñaron el ciclo del agua en el colegio: el agua se evapora en los mares, llueve en la Tierra y vuelve al mar por los ríos. El Carbono tiene un movimiento parecido. Si siguiéramos un átomo de este elemento a través del tiempo veríamos como va viajando entre la biósfera, la atmósfera y los océanos a medida que los seres vivos comen, respiran, mueren y se descomponen. El Carbono que emitimos cuando respiramos eventualmente es usado para el crecimiento de una planta, quizás pase a formar parte de una hoja que en el otoño se seque y caiga al suelo, donde las bacterias lo devolverán a la atmósfera en forma de metano. Este es un ciclo “rápido” que si bien redistribuye el Carbono, no aumenta ni disminuye la cantidad que hay en el sistema, de la misma forma que el ciclo hidrológico mueve siempre la misma cantidad de agua.

Pero también hay unos procesos más lentos que, literalmente, entierran el Carbono y lo sacan del sistema. Compuestos carbonados en el océano se precipitan y caen hacia el suelo oceánico donde los sedimentos los van enterrando para quedar ahí por mucho tiempo. Todo el Carbono que emite la quema de combustibles fósiles, por ejemplo, había sido acumulado en los yacimientos petrolíferos y de carbón de una forma parecida; al quemarlo lo que estamos haciendo es agregando carbono extra al sistema, causando un aumento en las concentraciones de dióxido de carbono y el subsecuente cambio climático.

Lo segundo que hay que comentar es un mecanismo (que yo no conocía hasta que leí el paper) llamado “detección de quórum”. Es sumamente interesante y explica cómo algunos organismos unicelulares pueden desarrollar comportamientos sociales como la creación de biofilms, luminiscencia o segregación de enzimas en el ambiente. Lo que sucede es que algunas bacterias constantemente producen químicos que pueden ser percibidos por otros individuos. Cuantas más bacterias haya en la zona, mayor será su concentración y cuando alcanza un cierto límite, las bacterias saben que están rodeadas de suficientes individuos como para que los comportamientos sociales sean útiles.

Bacterias

Fig. 3. Conceptualización de cómo el incremento de la actividad de enzimas hidrolíticas mediada por la detección de quórum impactaría las partículas de carbono orgánico en 5 pasos principales.

Lo que los autores de este trabajo encontraron moléculas usadas en la detección de quórum en las partículas de carbono orgánico (PCO) que se estaban hundiendo hacia el fondo del mar. Luego hicieron cultivos de estas bacterias a las que les agregaron estos mismos químicos y observaron un aumento en las enzimas usadas para degradar PCOs. De ahí concluyeron que las bacterias están comiendo el carbono orgánico en proceso de deposición con más efectividad cuando se encuentran en mayor concentración.

Si estas bacterias están degradando y consumiendo las PCO, efectivamente están devolviendo ese Carbono al ciclo en vez de dejar que se elimine del sistema mediante la sedimentación. Esto significa que es posible que zonas donde hay alta densidad de bacterias tiendan a ser peores depósitos de Carbono. Si queremos extrapolar (y fuéramos científicos locos), podríamos pensar que este conocimiento podría servir para hacer un poco de geoingeniería; si llenamos los océanos de químicos que desactiven este proceso, podríamos esperar que aumente la eficiencia de estos depósitos y el CO2 disminuya más rápidamente. Claro que esto no tiene en cuenta, no sólo la enorme escala  y la incertidumbre en cuanto a los resultados, sino los desastrosos posibles efectos secundarios.

Como mínimo, futuros modelos del ciclo de carbono quizás deban tener en cuenta este curioso proceso. Eso sí, como no hay estimaciones empíricas de los parámetros que afectan este proceso, los autores terminan, como es un cliché en todo paper, con la conclusión de que es necesaria más investigación.

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