Los microbios de vida profunda podrían ‘comer’ la energía generada por los terremotos

Las rocas fracturadas por los terremotos podrían desbloquear un amplio menú de fuentes de energía química para microbios que viven bajo tierra, y procesos similares podrían soportar microbios dentro de otros planetas.

“Esto abre un conjunto completamente nuevo de metabolismos”, dice Kurt Konhauser en la Universidad de Alberta en Canadá.

Todos los organismos en la Tierra usan electrones que fluyen para alimentar sus vidas. En la superficie del planeta, las plantas aprovechan la luz solar para producir azúcares a base de carbono, que animales como nosotros comen. Luego, los electrones fluyen del carbono que consumimos a las moléculas de oxígeno que inhalamos. El gradiente químico entre estos donantes de electrones de carbono y los aceptores de electrones de oxígeno, conocidos como un par redox, produce energía.

Debajo de la superficie del planeta, los microbios también dependen de tales pares de energía. Pero los ecosistemas profundos carecen de acceso a la energía del sol en cualquier forma, lo que significa que no pueden usar los mismos pares de oxígeno de carbono que hacemos. “El problema con el subsuelo profundo siempre ha estado, ¿dónde están estos? [chemical gradients] ¿venir de?” dice Konhauser.

Se sabe que el gas de hidrógeno, generado bajo tierra por reacciones entre el agua y la roca, sirve como una fuente importante de electrones, al igual que los azúcares de carbono lo hacen arriba. Este hidrógeno proviene de descomponer el agua en sus componentes, que pueden ocurrir cuando las rocas radiactivas dividen moléculas de agua o rocas ricas en hierro reaccionan con ellas. Una parte menor de hidrógeno es generado cuando los terremotos cortan rocas de silicatoexponiendo superficies reactivas capaces de dividir el agua.

Sin embargo, para utilizar ese hidrógeno, los microbios requieren que los aceptores de electrones formen pares redox completos; El hidrógeno por sí solo no vale mucho. “La comida puede estar sobre la mesa, pero si no tienes un tenedor, no vas a comer”, dice Barbara Sherwood Lollar en la Universidad de Toronto en Canadá.

Konhauser, Sherwood Lollar y sus colegas usaron máquinas de inactividad de rocas para probar cómo las mismas reacciones que generan gas de hidrógeno dentro de las fallas también podrían generar pares redox completos. Aplicaron cristales de cuarzo, simulando la cepa producida en diferentes tipos de fallas, luego mezclaron la roca con agua y varias formas de hierro, que está presente en la mayoría de las rocas.

El cuarzo triturado reaccionó con agua para generar grandes cantidades de hidrógeno tanto en su configuración molecular estable como en formas más reactivas. Los investigadores encontraron que muchos de estos radicales de hidrógeno reaccionaron con fluidos que contienen hierro para generar una gran cantidad de compuestos que podrían donar o aceptar electrones, lo suficiente como para formar una variedad de pares redox.

“Más de las rocas se vuelven utilizables para la energía”, dice Konhauser. “Estas reacciones … median muchos tipos diferentes de reacciones químicas, lo que significa que pueden existir muchos tipos diferentes de microbios”. Otras reacciones secundarias con nitrógeno o azufre podrían ofrecer una diversidad aún mayor de fuentes de energía, dice.

“Me sorprendió los números”, dice Magdalena Osburn en la Universidad Northwestern en Illinois. “Esto está produciendo bastante hidrógeno. Y también produce esta química subsidiaria adicional”.

Los investigadores estiman que los terremotos generan mucho menos hidrógeno que las otras reacciones de roca de agua en la corteza del planeta. Sin embargo, sus hallazgos sugieren que las fallas activas podrían ser los puntos críticos locales de actividad microbiana y diversidad, dice Sherwood Lollar.

Y los terremotos completos no se requieren necesariamente. También podrían ocurrir reacciones similares cuando las rocas se fracturan en lugares sísmicamente tranquilos, como el interior de los continentes, o planetas tectónicamente muertos como Marte. “Incluso dentro de esas masas de rocas gigantes, tienes redistributiones y cambios de presión”, dice ella.

“Creo que es realmente emocionante, empujando algunas fuentes que sabíamos antes un poco más lejos”, dice Karen Lloyd en la Universidad del Sur de California. El rango de productos químicos utilizables producidos en fallas reales probablemente sería aún más diversa. “Esto probablemente esté sucediendo bajo presión, a diferentes temperaturas, a una escala espacial muy grande y con formaciones minerales más diversas”, dice ella.

La energía de eventos poco frecuentes como terremotos también podría explicar los estilos de vida de lo que Lloyd llama aonófilosmicrobios subsuperficiales profundos que parecen vivir durante períodos de tiempo extremadamente largos. “Si puedes esperar diez mil años, habrá un terremoto de magnitud-9 y obtendrás esta gran avalancha de energía”, dice Lloyd.

Los hallazgos son parte de una tendencia general en las últimas dos décadas que amplían nuestra visión de dónde y cómo los organismos pueden sobrevivir bajo tierra, dice Sherwood Lollar. Evidencia Las profundas rocas de los continentes podrían apoyar la vida “ha abierto enormemente nuestro concepto de cuán habitable es nuestro planeta”, dice ella.