“Los microorganismos son los grandes olvidados en los modelos de cambio climático”

La investigadora Asunción de los Ríos estudia microorganismos, como bacterias, y también microalgas y hongos formadores de líquenes / Mónica Fontenla

Están, aunque a simple vista no se ven. Los microorganismos ocupan extensas áreas del planeta gracias a su capacidad de adaptarse incluso a condiciones ambientales muy extremas. Consiguen sobrevivir donde otros no pueden hacerlo y son los primeros seres vivos en colonizar desiertos, zonas polares o lavas volcánicas.

 

CSIC / Vivir en comunidad, protegerse en el interior de las rocas o asociarse a otros organismos los hace enormemente resistentes. Hablamos de ellos con alguien que los conoce muy bien: Asunción de los Ríos. Esta investigadora del CSIC en el Museo Nacional de Ciencias Naturales explica que la propagación de los microorganismos es cada vez mayor y que los seres humanos contribuimos a ello: el aumento de las temperaturas está haciendo que algunas especies se establezcan donde antes no podían hacerlo; por eso, deben ser considerados en los modelos predictivos sobre cambio climático.

 

Estudias microrganismos que no podemos ver a simple vista. ¿Cómo los detectáis?

Usamos microscopios, sobre todo electrónicos, para verlos y a su vez estudiamos cómo están asociados a los minerales. Utilizamos también técnicas de biología molecular, pero siempre en combinación con técnicas de microscopia para visualizarlos e identificarlos al mismo tiempo. Los microrganismos que más nos interesan son las bacterias, y dentro de ellas las cianobacterias, que son bacterias fotosintéticas. También estudiamos los hongos formadores de líquenes y las microalgas.

¿Qué suponen los ambientes extremos, como regiones polares o zonas desérticas, para su desarrollo?

Con el cambio climático, las zonas áridas y los desiertos se van a extender más. Los microorganismos son importantes porque posiblemente en muchos casos serán los principales colonizadores de estos espacios

Lo importante es lo que suponen los microorganismos dentro de estos ambientes extremos. En muchos de ellos son los únicos seres vivos; otros organismos no son capaces de colonizarlos. Eso hace que los microorganismos sean los principales responsables de la producción primaria en estos ambientes y dominen áreas bastante extensas del planeta. Con el cambio climático, las zonas áridas y los desiertos se van a extender más. Los microorganismos son importantes porque posiblemente en muchos casos serán los principales colonizadores de estos espacios. Y también por su contribución a los ciclos biogeoquímicos, porque sin ellos ciclos como el del carbono o el del nitrógeno no podrían existir.

La investigadora explica que los microorganismos son los principales colonizadores en los ambientes extremos / Mónica Fontenla

 

¿Qué ocurre cuando el hielo desaparece? ¿Cómo colonizan el suelo que queda al descubierto?

Uno de los efectos más claros del cambio climático es el deshielo de los casquetes polares y el retroceso de los glaciares. Este fenómeno ocurre en todo el planeta, pero quizás es más visible en los polos, en la zona del Ártico y de la península antártica. El suelo, que previamente estaba cubierto de hielo, empieza a descubrirse, lo que hace que sea susceptible de una nueva colonización biológica. Y los primeros en llegar son los microorganismos. Al hacerlo, modifican las condiciones biogeoquímicas del suelo y hacen posible que luego aparezcan otros organismos y se formen comunidades más complejas, que son las que luego dan ese color verde al suelo colonizado. Ahora mismo, por ejemplo, en la península antártica y en las islas Shetland del Sur, donde hacemos nuestras investigaciones, vemos que los glaciares están retrocediendo. Al principio no se ve nada porque solo están los microorganismos, pero después los suelos empiezan a verse verdes por la colonización de los musgos, por lo que el paisaje antártico es cada vez más verde.

¿Cómo afecta este cambio a la biodiversidad polar?

Estos nuevos ambientes pueden ser colonizados por microorganismos presentes en áreas próximas, pero existe el riesgo de que aparezcan especies invasoras

Es difícil de valorar. Estos nuevos ambientes pueden ser colonizados por microorganismos presentes en áreas próximas, pero existe el riesgo de que aparezcan especies invasoras. Normalmente se estudian las plantas invasoras, pero también hay microorganismos invasores que evitan que los microorganismos nativos se desarrollen y ejerzan sus funciones, influyendo así en el funcionamiento de estos ecosistemas. Podría ser que se generen dramáticas pérdidas de diversidad porque estas especies invasoras se conviertan en dominantes.

¿Qué supone que los microorganismos crezcan en comunidad?

Uno de sus éxitos es que no viven aislados. Forman lo que denominamos consorcios microbianos: mucho más que una suma de microorganismos que favorecen el reciclado de nutrientes y les confieren más resistencia a las condiciones ambientales hostiles. Los integrantes de un consorcio se ayudan entre sí, buscan estrategias para resistir y formas de protegerse, como colonizar el interior de una roca o asociarse a un musgo. Normalmente, cuando hay un cambio ambiental no responden como un solo microorganismo, sino como una comunidad: algunos, por ejemplo, pueden morir para que otros sobrevivan. La materia orgánica de esos microorganismos que mueren puede servir de alimento para otros, dando lugar a un reciclado de nutrientes sumamente importante porque los ambientes extremos son muy oligotróficos (tienen pocos nutrientes). Digamos que todo está conectado.

La materia orgánica de esos microorganismos que mueren puede servir de alimento para otros, dando lugar a un reciclado de nutrientes sumamente importante

¿Y su capacidad para meteorizar rocas?

En nuestro grupo, estamos especializados en el estudio de los microorganismos que colonizan las rocas, que son el sustrato más importante en los ambientes extremos. Las rocas confieren protección a los microorganismos, que no solo colonizan su exterior sino también su interior, donde encuentran condiciones mucho más benévolas. Una vez colonizadas, lo que hacen es meteorizarlas, las degradan. Para el ecosistema, lo importante no es que se altera la roca, sino que en estos procesos se generan una serie de nutrientes esenciales que en muchos casos no se podrían obtener de otra manera. Estos nutrientes son muy importantes para los microorganismos del interior de las rocas, pero también para todo el ecosistema. Cuando les llega agua, sea de lluvia o del glaciar, los nutrientes se esparcen y pueden ser utilizados también por microorganismos del suelo, que a su vez pueden hacerlos accesibles para las plantas que se están desarrollando. Y así influyen en toda la cadena trófica.

Asunción de los Ríos comenta que en la Antártida hay suelos ocultos por densas cubiertas multicolores de líquenes / CSIC

También estudiáis líquenes.

Los líquenes son una simbiosis de microorganismos. Tiene que haber por lo menos un hongo y un componente fotosintético (un alga y/o una cianobacteria). Es una asociación beneficiosa para ambos simbiontes microbianos que los hace muy resistentes a las condiciones ambientales externas. Por eso están en todos los lugares: en desiertos y en la Antártida son prácticamente los reyes. En las islas Shetland del sur pueden verse rocas completamente cubiertas de líquenes de diferentes colores con acción meteorizante y suelos ocultos por densas cubiertas multicolores de líquenes y musgos. Por ejemplo, en la isla Livingston vemos zonas blancas por el liquen Stereocaulon, otras se ven rojas por el liquen Sphaerophorus y algunas verdes dominadas por musgos.

¿En qué se diferencia el musgo del liquen?

Ambos conviven en regiones polares, pero un musgo no tiene un origen microbiano, es una planta no vascular. No podemos entender un musgo o un liquen como algo aislado. En la Antártida, vemos que muchos microorganismos, asociados a los musgos, juegan un papel clave en su establecimiento y en la generación de nutrientes fundamentales para el desarrollo del suelo.

¿Y cómo se comportan los microorganismos tras una erupción volcánica?

En las primeras etapas de colonización, en el exterior no se ven los talos liquénicos (estructuras macroscópicas formadas por los simbiontes liquénicos), pero sí que se detectan ya asociaciones de hongos y algas dentro de las piedras o en su superficie

Estamos trabajando en un proyecto para ver cómo se colonizan las lavas tras una erupción. Hemos estudiado los procesos de sucesión en los suelos que quedan descubiertos al retroceder los glaciares, pero ahora vamos a empezar a estudiar estas dinámicas de colonización en las lavas, donde también se dan estos procesos. Los microorganismos son los primeros en colonizar la lava una vez que se enfría. Nos interesa conocer los que colonizan y cómo contribuyen las interacciones microorganismo-mineral iniciales al desarrollo de la sucesión posterior y al funcionamiento de los ecosistemas. Estudiando lavas de distinta edad, procedentes de distintas erupciones del mismo volcán, vamos a poder ver cómo es la dinámica de colonización desde que la lava se enfría. En los primeros estudios realizados en Islandia, podemos ver que primero hay presencia de bacterias, más tarde aparecen los hongos y, a lo mejor en diez años, empiezan a ser visibles los líquenes. En las primeras etapas de colonización, en el exterior no se ven los talos liquénicos (estructuras macroscópicas formadas por los simbiontes liquénicos), pero sí que se detectan ya asociaciones de hongos y algas dentro de las piedras o en su superficie. Al cabo de unos 15 o 20 años desde la erupción, observamos unos talos bien desarrollados.

La investigadora trabaja junto a su equipo en un proyecto para ver cómo se colonizan las lavas tras una erupción / Mónica Fontenla

Has mencionado dos ambientes distintos: suelos deglaciados y lavas. ¿Sus diferencias afectan a la dinámica de colonización?

Esa es nuestra hipótesis, por eso queremos comparar la diversidad de microorganismos y los procesos de sucesión en estos dos hábitats tan diferentes. Queremos ver si hay microrganismos y patrones de colonización específicos, de un hábitat o de otro. Y ver también si encontramos patrones similares al comparar lo que ocurre en la Antártida e Islandia. Por ejemplo, hemos visto que aproximadamente un 8% de las bacterias que encontramos en zonas deglaciadas de Islandia y la Antártida son las mimas. Ahora queremos ver qué tiene más influencia sobre la biodiversidad: el aislamiento geográfico o las propiedades físico-químicas del hábitat.

¿A qué se deben estas conexiones entre zonas diferentes?

Cada vez está tomando más fuerza la hipótesis de que los microorganismos se pueden dispersar fácilmente por el aire y que incluso pueden llegar a hacer grandes travesías si existen condiciones atmosféricas adecuadas

Hay microorganismos que parece que pueden estar en cualquier lugar. Existe la teoría de que pueden acceder a todos los sitios y que es el ambiente el que selecciona. Cada vez está tomando más fuerza la hipótesis de que los microorganismos se pueden dispersar fácilmente por el aire y que incluso pueden llegar a hacer grandes travesías si existen condiciones atmosféricas adecuadas. Por otra parte, no nos tenemos que olvidar de la acción humana. Nosotros mismos podemos estar favoreciendo su dispersión. Por eso, los científicos tenemos mucho cuidado para no llevar microrganismos de un lado a otro y todo el material que utilizamos en campo se limpia y desinfecta para evitar una contaminación cruzada.

La Antártida recibe más de 50.000 turistas al año. Cada vez nos movemos más y llegamos a sitios más lejanos. ¿Qué riesgo conlleva el turismo para estos espacios?

La circulación de personas es cada vez mayor y llegamos a todos los sitios. Es un problema porque los turistas pueden ser trasmisores de microorganismos. La clave es que antes podían llegar microorganismos exóticos a regiones prístinas polares, pero las condiciones eran muy frías y no se podían establecer. Sin embargo, el actual aumento de las temperaturas puede permitir que microorganismos invasores se establezcan y expulsen a otros autóctonos y endémicos.

En vuestro caso, ¿cómo accedéis a esas zonas y realizáis las expediciones?

La comunidad científica trata de interferir y hacer el menor daño posible. Trabajamos con mucho cuidado, limpiamos todo el material antes de utilizarlo y cogemos la mínima cantidad de muestras necesaria para los estudios, especialmente cuando se trata de especies que podrían estar en peligro de extinción. En nuestro caso, tratamos de proteger las zonas de suelos cubiertos de líquenes incluso descalzándonos -a pesar del frío- para acceder a las zonas de estudio.  En los valles secos de McMurdo, la zona libre de hielo más grande de la Antártida, trabajábamos desde un campamento y subíamos a 400 o 500 metros a muestrear líquenes tratando de dejar la menor huella humana posible. En las campañas antárticas españolas, contamos con las bases antárticas españolas, desde donde se organizan las salidas.

Has participado en el análisis de petroglifos prehistóricos sobre rocas calizas del desierto del Negev (Israel). ¿Qué supone la presencia de microorganismos en ellas?

Cuando hablamos de un sustrato pétreo que forma parte de nuestro patrimonio cultural, los efectos de la colonización microbiana son perjudiciales y ponen en riesgo la preservación del bien cultural. Los procesos son los mismos que en la roca natural, pero, como alteran las propiedades del material, hacen que los daños sean mayores que los beneficios. Tenemos el peligro de que los microorganismos y líquenes participen en el deterioro de nuestro patrimonio pétreo, produciendo daños estéticos y estructurales que hacen que el bien cultural pierda valor artístico por causa de este biodeterioro.

Asunción de los Ríos advierte que los turistas podemos ser transmisores de microorganismos / Mónica Fontenla

¿Se puede extrapolar tu investigación a España?

Sí, también hemos investigado el papel esencial de la colonización de rocas en zonas de alta montaña y en regiones desérticas de nuestro país, así como los procesos de biodeterioro asociados a esta colonización en distintos monumentos pétreos españoles, como las iglesias románicas de la ciudad de Segovia. Las investigaciones que hemos realizado en áreas deglaciadas podrían ayudar a entender procesos similares en los glaciares que están actualmente despareciendo en España. Por último, los conocimientos que estamos adquiriendo sobre colonización de lavas volcánicas polares podrían ser útiles para caracterizar las dinámicas de colonización de las lavas de la reciente erupción del volcán Cumbre Vieja de La Palma. Necesitaremos esperar unos años para poder empezar a evaluarla, pero para facilitar los estudios posteriores hemos comenzado ya con la caracterización de la diversidad en lavas de erupciones previas en la isla de la Palma.

En definitiva, ¿por qué es importante estudiar los microorganismos?

Hasta ahora han sido los grandes ignorados en los modelos predictivos. Son mucho más difíciles de estudiar porque no son tan visibles

Por su contribución al cambio climático. Hasta ahora han sido los grandes ignorados en los modelos predictivos. Son mucho más difíciles de estudiar porque no son tan visibles. Sin embargo, su papel es fundamental y debemos tenerlos en cuenta. Hay microorganismos capaces de generar gases de efecto invernadero y otros que pueden consumirlos. También favorecen la resiliencia ante el cambio climático de las plantas con las que se asocian. Además, los microorganismos son fundamentales en los ciclos biogeoquímicos y están extensamente distribuidos. Tenemos que pensar en ellos cuando buscamos estrategias sostenibles, ya que pueden contribuir a generarlas por sí mismos o en combinación con la biotecnología. Por ejemplo, pueden favorecer una agricultura más sostenible y ser útiles en procesos de biorremediación, ante una acumulación de metales pesados o en zonas con materiales radioactivos. Sus contribuciones son más difíciles de valorar, pero cada vez se les está teniendo más en cuenta y soy optimista en este sentido.

¿Qué te sugiere el epígrafe ‘Científicas y Cambio Global’?

Me parece una iniciativa muy interesante y especialmente en este momento. El sexto informe del Panel Intergubernamental de Expertos sobre Cambio Climático de la ONU (IPPC) dice que incluso cumpliendo con las medidas planeadas en control de emisiones posiblemente sobrepasemos el 1,5ºC de aumento de temperatura previsto. Estamos en un momento de emergencia. Es importante que pongamos nuestro granito de arena y contribuyamos a comunicar a la sociedad los riesgos del cambio climático y la acción humana, entre ellos una pérdida de biodiversidad que puede ser grave en regiones polares. Hay que tener en cuenta la visión de las mujeres, y normalmente se nos da menos voz. En investigación polar somos bastantes mujeres, aunque sea en lugares remotos. Podemos tener estrategias de investigación y visiones diferentes; combinar todas ellas es lo realmente enriquecedor y nos permite lograr los mejores resultados. Creo que, en el fondo, como en los ecosistemas, lo importante es tener diversidad y, en este caso, diversidad de visiones y estrategias.

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