Una misión internacional explorará los límites de la vida en las profundidades del fondo marino

"Durante los próximos 60 días, tenemos una oportunidad sin precedentes para aprender más acerca de cuándo las temperaturas llegan a ser demasiado calientes para que la vida microbiana sobreviva debajo del lecho marino", explica la doctora Verena Heuer, cojefa científica de la expedición, que se realizará a bordo de un barco y con helicópteros que llevarán las muestras desde el buque a un laboratorio en la costa para evitar la contaminación de la muestra.

El fondo del océano está lleno de gusanos (nematodos) y otros organismos eucariotas, que viven en los sedimentos, junto con miríadas de microbios que representan los tres dominios de la vida (archaea, bacterias y eucariotas). A medida que los sedimentos se vuelven más profundos y más caliente, las formas microbianas se vuelven menos abundantes.

Durante esta expedición, que se realizará en la fosa de Nankai, a unos 120 kilómetros de la costa de Japón, donde la profundidad del oceáno es de 4,7 kilómetros, los científicos buscarán tan sólo 100 células por cm3, o aproximadamente el equivalente a 100 granos de arena flotando en una piscina de tamaño olímpico.

Por último, en las muestras más profundas recogidas en esta expedición científica, el equipo espera que haya muestras más allá de las fronteras de la vida donde el conocimiento actual predice que no hay células vivas. Se trata de un intento por explorar esa frontera, la franja biótica, en detalle y el equipo tiene como objetivo determinar si es aguda, difusa o no existe.

Con los científicos trabajando simultáneamente en la tierra y en el mar, la investigación es parte de la 'Expedición 370: T-Límite de la biosfera profunda fuera de Muroto' del Programa Internacional de Descubrimiento del Océano (IODP, por sus siglas en inglés), y se dirige a muchos de los objetivos científicos del Observatorio de Carbono Profundo, un programa de investigación multidisciplinar internacional que investiga el papel del carbono profundo en la función planetaria.

Los científicos compartirán sus experiencias durante la misión, cuya perforación penetrará otros 1,2 kilómetros por debajo del lecho marino, donde las capas de sedimento y roca alcanzan temperaturas de 130 ° C, muy por encima del punto de ebullición del agua en la superficie de la Tierra, en https://deepcarbon.net/feature/dco-t-limit-blog and on the Expedition 370 website, http://www.jamstec.go.jp/chikyu/e/exp370/.

Las personas interesadas pueden comprometerse con la misión tratando de adivinar el límite de temperatura de la vida bajo el fondo del mar profundo en el concurso del Observatorio de Carbono "¿Qué temperatura es demasiado caliente?" en https://deepcarbon.net/feature/how-hot-is-too-hot.

ORGANISMOS QUE VIVEN A 120 º C

"Sabemos que la biomasa microbiana que vive bajo el fondo marino es comparable a la que se encuentra en los océanos del mundo --explica el doctor Fumio Inagaki, codirector del trabajo--. Sin embargo, hay muchas incógnitas sobre esta masa de vida muy por debajo del lecho marino, incluyendo su diversidad, las fronteras y los factores que limitan su supervivencia".

Investigaciones anteriores en respiraderos calientes en el fondo del mar sugiere que la vida puede sobrevivir a temperaturas un poco por encima de 120 ° C. Las moléculas de ADN, al menos en condiciones de superficie, pierden su integridad a temperaturas entre 120-140 ° C, y sin ADN, la vida tal como la conocemos no puede existir. Sin embargo, se sabe que el carbono, el hidrógeno y otros componentes esenciales de la vida son abundantes a temperaturas aún más extremas en profundidades de la Tierra.

"Tenemos la extraordinaria oportunidad de explorar la profundidad a la cual los sedimentos y las rocas se vuelven demasiado calientes para la vida, incluso para los microbios que pueden vivir a temperaturas superiores a 85 ° C", celebra Heuer. "El aumento gradual de la temperatura de aproximadamente entre 30 ° C a 130 ° C en los sedimentos de la muestra nos dará la oportunidad de explorar cómo la vida microbiana cambia con el aumento de las temperaturas y, finalmente, deja de existir. ¿Es el límite inferior de la zona habitable del subsuelo marino como una pared de ladrillo rígida o es como una valla permeable?", plantea.

El próximo lunes, un equipo internacional de 25 investigadores se embarcará en el buque de perforación 'Chikyu', el mayor buque de investigación científica del mundo, en el puerto Shimizu, en Shizuoka, Japón, para comenzar una misión de 60 días con el objetivo de determinar los límites de la vida debajo del suelo del océano. Junto con seis científicos que estarán en tierra, el equipo va a tratar de definir los límites de temperatura para la vida profunda en los sedimentos marinos y aclarar los factores clave, incluyendo la presión, que limitan la zona habitable en el subsuelo de la Tierra.

Cuando los helicópteros lleven muestras de núcleos frescos desde el buque a las instalaciones de investigación, un laboratorio súper limpio del núcleo central de Kochi, que está dirigido conjuntamente por la Agencia Japonesa de Ciencias Marinas y Tecnología (JAMSTEC) y la Universidad de Kochi, los miembros del equipo científico en tierra, dirigido por el científico Yuki Morono, las analizarán para determinar las características geoquímicas y microbiológicas de los sedimentos y, con mucho esfuerzo, contar las minúsculas y dispersas células.

El equipo también usará la tecnología de secuenciación de ADN de última generación para determinar qué organismos pueden sobrevivir en los sedimentos del subsuelo marino profundo y sus ancestros. Datos genéticos como éstas proporcionarán pistas que muestran cómo los microbios residentes se adaptan a este tipo de ambientes extremos.

La distancia total desde la superficie del océano a la profundidad objetivo de la muestra es equivalente a la altura de 18 torres Eiffel. Cuando la misión de 60 días termine alrededor de 10 de noviembre, los investigadores de a bordo y en tierra se unirán en el centro de de Kochi y a continuación, el equipo de tierra seguirá analizando las muestras otras dos semanas.

El 'Geogemma barossii, un organismo unicelular que prospera en los respiraderos hidrotermales en el fondo del mar, está actualmente entre la vida más caliente catalogada en la Tierra. Sus células, pequeñas esferas microscópicas, crecen y se multiplican a 121 ° C. Los científicos encontraron el organismo, también conocido como la cepa 121, en una muestra recogida durante una expedición de 2003 al Estrecho de Juan de Fuca, fuera la costa noroeste de Estados Unidos. A una presión característica de aproximadamente 4.000 metros de profundidad (40 megapascales), los científicos hallaron un competidor, la cepa 'Pyrolobus fumarii', a temperaturas de 122 ° C.