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La respuesta de los microbios al cambio climático permite atisbar el futuro del Ártico

Una red financiada con fondos europeos trabaja para comprender mejor cómo responden los microbios del Ártico al calentamiento de su entorno y cómo regulan sus ciclos bioquímicos. Al igual que otros procesos ambientales críticos, los agentes de menor tamaño son los que más influyen en el resultado final.

Cambio climático y medio ambiente

El Ártico desempeña un papel fundamental en el equilibrio del clima mundial. Los cambios en esta región polar tendrán un efecto expansivo que se notará en altitudes inferiores. Preocupa especialmente que el permafrost contiene aproximadamente el doble de carbono que la atmósfera terrestre. A medida que se calienta el permafrost, los microbios del suelo «despiertan» y participan en procesos que estimulan la liberación de depósitos de carbono en forma de gases de efecto invernadero: CO2 y metano. Con la financiación del programa Marie Skłodowska-Curie, se puso en marcha el proyecto MicroArctic para comprender mejor la capacidad de las comunidades microbianas para adaptarse al rápido calentamiento del Ártico y su reflejo en los ciclos biogeoquímicos. En el programa se formó a quince investigadores noveles en el campo de la microbiología y biogeoquímica para atender las necesidades de gobernanza y liderazgo en los intereses públicos, políticos y comerciales de la región. Los investigadores del proyecto efectuaron diversas mediciones de las variaciones temporales y espaciales de las comunidades microbianas en varios hábitats árticos (suelo, glaciares y aire) y examinaron la interacción de los microbios con el clima local. Además, llevaron a cabo análisis estratigráficos de las estructuras de la comunidad microbiana y sus funciones a escala molecular, así como mediciones geoquímicas y mineralógicas en las cronosecuencias establecidas en el retroceso de los glaciares y los depósitos de permafrost. «Explorar la dinámica de las poblaciones individuales y las respuestas al cambio climático es crucial para evaluar la plasticidad del hábitat y su resiliencia al calentamiento climático. También sirve para diseñar estrategias que contribuyan a reducir los daños en los ecosistemas árticos, de alta biodiversidad», señala Alexandre Anesio, coordinador de MicroArctic.

Los microbios del antiguo suelo afectan al clima del Ártico y propician enfermedades

El calentamiento global está acelerando el deshielo del permafrost, lo que provoca que se liberen a la atmósfera grandes cantidades de metano, un potente gas de efecto invernadero. Los investigadores del proyecto han demostrado que tal liberación directa de metano puede deberse a las comunidades microbianas (materia orgánica congelada) que se formaron en el permafrost miles de años atrás. Como resultado del calentamiento global y el deshielo del permafrost, los científicos predicen que se producirán grandes emisiones de metano a partir de estos antiguos microbios. Además, los científicos investigaron bacterias aisladas en diversos hábitats de Spitsbergen (Noruega), que podrían ser patógenas. «Las hemolisinas (lípidos y proteínas) que secretan diversos organismos provocan la lisis de los glóbulos rojos a través de la ruptura de la membrana celular y podrían contribuir en gran medida a determinar virus en modelos animales. Se observó hemólisis en treinta y dos de las setenta y ocho especies bacterianas aisladas en hábitats árticos», señala Anesio. Este hallazgo del proyecto se comunica en este artículo.

La actividad microbiana no termina en invierno

El comienzo de la temporada de verano es un período crítico para estimular una mayor actividad microbiana y el ciclo de nutrientes. En MicroArctic se han identificado pulsos iónicos de nutrientes durante el primer derretimiento de la temporada de verano, que favorecen la proliferación de algas en la superficie de la capa de hielo de Groenlandia. También parecen estar acelerando el derretimiento de los glaciares, en un proceso no contemplado en los modelos de cambio climático actuales. Aunque los procesos biológicos se ralentizan en invierno, en MicroArctic se ha visto que los microbios podrían seguir activos a temperaturas mucho más bajas de lo que se creía. «A través de simulaciones de laboratorio, demostramos que la actividad microbiana y los procesos biogeoquímicos activos pueden tener lugar incluso durante los períodos más oscuros y fríos del invierno. Este hallazgo podría posibilitar la toma de muestras microbianas a lo largo de todo el año, sin limitarla a la temporada del deshielo ártico», explica Anesio. Las interacciones entre especies y la plasticidad ayudan a los microbios árticos a adaptarse, sobrevivir y proliferar en condiciones arduas. Conocer mejor su biodiversidad y sus interacciones refuerza la necesidad de proteger el medio ambiente ártico para las generaciones futuras.

Palabras clave

MicroArctic, Ártico, microbio, permafrost, metano, comunidades microbianas, plasticidad, calentamiento global, deshielo

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