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martes, 29 de enero de 2013

Bichos de altos vuelos


Inútilmente interrogas.
Tus ojos miran al cielo.
Buscas detrás de las nubes,
huellas que se llevó el viento.

Buscas las manos calientes,
los rostros de los que fueron,
el círculo donde yerran
tocando sus instrumentos.

Nubes que eran ritmo, canto
sin final y sin comienzo,
campanas de espumas pálidas
volteando su secreto,

palmas de mármol, criaturas
girando al compás del tiempo,
imitándole la vida
su perpetuo movimiento.

Inútilmente interrogas
desde tus párpados ciegos.
¿Qué haces mirando a las nubes,
José Hierro?



En la segunda temporada de la serie de animación japonesa Moyashimon hay un episodio en el que los protagonistas deben de viajar hasta Francia. Así que están obligados a tomar un avión. Sawali irá acompañado de su inseparable Koji (Aspergillus oryzae), y éste se verá sorprendido cuando comprueba que hay microorganismos que son capaces de sobrevivir en las capas altas de la atmósfera. En concreto el que aparece es Deinococcus radiodurans, una bacteria conocida por su alta resistencia a la radiación. Los simpáticos deinococos le explican a Koji que gracias a ello pueden sobrevivir a la letal radiación ultravioleta.

En realidad, sería raro que Koji o Sawaki vieran un deinococo por su ventanilla, ya que no son precisamente unos microorganismos muy frecuentes en las alturas. Al menos eso es lo que se desprende de un reciente estudio publicado en la revista PNAS. Los científicos tomaron muestras mediante un sistema de filtrado de aire en altitudes comprendidas entre los 8 y los 15 km de altura, utilizando un avión DC-8 de la NASA. El muestreo de partículas se tomó en distintas áreas del continente Americano, y de manera interesante, antes, durante y después del paso de los huracanes Earl y Karl durante el año 2010. Después, los filtros fueron preservados a 4ºC y analizados en el laboratorio mediante diversas técnicas de microscopía y metagenómica.

Trayectorias de los vuelos de muestreo de las capas superiores de la atmósfera (líneas continuas de color en diferentes zonas del continente Americano). En el mapa inferior se muestran las trayectorias e intensidades de los huracanes Earl (cuadrados) y Karl (círculos). Fuente de la imagen: PNAS


El 20% de las partículas muestreadas de tamaño similar a una micra o inferior eran bacterias viables que pertenecían a 17 taxones diferentes. Algunos de estos taxones tienen especies que son capaces de metabolizar algunos compuestos orgánicos de 1 a 4 átomos de carbono que se encuentran en las capas altas de la atmósfera y que se sabe que pueden afectar a la química del interior de las nubes. También se han encontrado hongos, aunque en una proporción diez veces menor.

Gráficas que representan la abundancia de RNA ribosomal por metro cúbico de aire de bacterias (Gráfica A) y hongos (Gráfica B). Nótese que la escala de la ordenadas es diferente en ambas gráficas. Fuente: PNAS.


Es interesante destacar que las partículas de entre 1 a 3 micras actúan como núcleos para la formación de hielo (IN ice nucleation) o para la condensación de agua en nubes (CCN cloud condensation nuclei). Es decir, son los responsables de que se forme nieve, granizo o lluvia. Como en trabajos anteriores, los datos indican que una gran parte de esos IN son seres vivos. Si tenemos en cuenta que la formación de las nubes en la troposfera media y superior puede verse afectada por la cantidad de INs, la presencia de bacterias en esas capas puede ser muchísimo más importante de lo que se pensaba hasta ahora. Es importante saber que tipo de bacterias se encuentran en dicho ambiente. Al realizar el análisis se encontró que una gran parte pertenecían al orden Proteobacteria, conocidas por su capacidad de actuar como CCN o de INs cuando están en suspensión aérea en una atmósfera saturada con agua.

Composición de las comunidades microbianas presentes en la troposfera. La coordenada Y nos da una idea de la relativa abundancia de una determinada clase de microorganismos. En la coordenada X nos da información de dónde se realizó el muestreo. Las líneas negras al lado de las columnas indican el "core" de secuencias que están presentes en todas las muestras, sin importar el origen del muestreo. Nótese que una gran parte de las familias pertenecen a las Proteobacterias. Fuente PNAS.


También han analizado el posible origen de dichas bacterias. Como puede verse en la gráfica inferior, la mayor parte de las bacterias proceden de medios acuáticos, ya sean aguas dulces o marinas. Como era de esperar, los huracanes producen una gran aerosolización aumentando la presencia de microorganismos en la troposfera y cambiando drásticamente la composición de las comunidades microbianas a su paso. Además, hay microorganismos que pueden funcionar como agentes de condensación, mientras que otros actúan mejor como agentes de nucleación de hielo. Eso podría provocar que en unas áreas las precipitaciones fueran de un tipo, por ejemplo nieve o granizo, mientras que en otras podría llover, dependiendo de la composición de la comunidad microbiana.

Posible origen de las comunidades microbianas presentes en la troposfera. Las secuencias de RNA ribosomal encontradas en las alturas fueron comparadas con las presentes en las bases de datos para poder deducir su origen. Fuente PNAS.


Sobrevivir a esa altura requiere al menos dos equipos de genes. Uno que codifique para sistemas que permita resistir la radiación ultravioleta y otro que permita aguantar las condiciones de bajísima humedad. Pero hay posibilidades de que incluso haya bacterias que puedan estar viviendo allí arriba. Uno de los géneros más abundantes encontrados es Afipia, perteneciente a la familia Bradyrhizobiaceae. Esta bacteria presente en medios acuáticos es conocida porque es capaz de metabolizar la dimetil sulfona (DMSO2) y utilizarla como única fuente de carbono. El DMSO2 se produce por la oxidación del dimetil sulfuro (DMS), un compuesto muy abundante en la atmósfera que se encuentra sobre los océanos, ya que es emitido por las algas.



Como señalan los autores, sabíamos que los microorganismos eran esenciales para la comprensión de los fenómenos geoquímicos de los hábitats del planeta. Ahora estamos vislumbrando que también son esenciales para la (bio)química de la atmósfera y del ciclo hidrológico.


Esta entrada participa en el XXXVIII carnaval de la Física alojado en el blog Eureka, en el XXI carnaval de Química que se aloja en el blog Pero eso es otra historia y debe ser contada en otra ocasión, en el XX carnaval de Biología alojado en el blog Forestalia y en el carnaval de Humanidades alojado en el blog El cuaderno de Calpurnia.


ResearchBlogging.org

DeLeon-Rodriguez, N., Lathem, T., Rodriguez-R, L., Barazesh, J., Anderson, B., Beyersdorf, A., Ziemba, L., Bergin, M., Nenes, A., & Konstantinidis, K. (2013). Microbiome of the upper troposphere: Species composition and prevalence, effects of tropical storms, and atmospheric implications Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1212089110


1 comentario:

Raven dijo...

Me recuerda mucho a aquella historia que descubrí gracias a James Lovelock. Sobre los DMS y las algas y como se pensaba que eran todos de origen humano... Sin bacterias y algas quizás no tendríamos meteorología muy muy interesante