Los acontecimientos catastróficos, como las grandes erupciones volcánicas, pueden acabar con toda la vida en una zona, dejando tras de sí una pizarra en blanco. Pero como la naturaleza siempre encuentra un camino de regreso, los investigadores sienten cada vez más curiosidad por saber cómo se ve realmente esa recuperación, comenzando a nivel microscópico.
Comprender cómo las bacterias colonizan por primera vez un terreno fresco no sólo nos dice cómo regresan finalmente las plantas y los animales. También ofrece pistas sobre cómo pudo haber surgido vida en la Tierra en primer lugar, y cómo podría surgir en otros planetas moldeados por el vulcanismo.
Para responder a esas preguntas, un equipo de científicos de la Universidad de Arizona aprovechó un raro experimento natural: una serie de erupciones del volcán Fagradalsfjall de Islandia entre 2021 y 2023. Los investigadores tomaron muestras de flujos de lava casi inmediatamente después de que se enfriaron, lo que convierte al estudio publicado en Nature Communications Biology en el primero en seguir de cerca cómo los microbios se mueven hacia un hábitat completamente nuevo justo cuando se está formando.
El estudio de la lava ofrece una ventana a la vida temprana
Las erupciones volcánicas proporcionan algo que los investigadores rara vez obtienen en la naturaleza: un punto de partida verdaderamente estéril.
“La lava que sale del suelo está a más de 2.000 grados Fahrenheit, por lo que obviamente es completamente estéril”, dijo en un comunicado de prensa el primer autor Nathan Hadland, estudiante de doctorado en el Laboratorio Planetario y Lunar de la Universidad de Arizona. “Es un borrón y cuenta nueva que esencialmente proporciona un laboratorio natural para comprender cómo los microbios lo colonizan”.
Aunque investigaciones anteriores han examinado cómo los organismos recuperan ambientes perturbados, la mayoría de esos estudios se centran en plantas y animales, no en microbios. En cambio, este nuevo trabajo analiza la sucesión primaria a nivel microbiano, observando cómo llega la vida mientras el hábitat mismo aún se está formando. A diferencia de estudios anteriores que tomaron muestras de lava meses después de una erupción, el equipo de Hadland recolectó material pocas horas después de la solidificación.
Recolectaron ADN de lava recién formada, junto con agua de lluvia y aerosoles en el aire. Utilizando técnicas avanzadas de estadística y aprendizaje automático, el equipo identificó qué organismos aparecieron primero, cómo se desarrollaron estos pequeños ecosistemas y dónde se originaron los microbios.
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La lava fresca invita a las bacterias resistentes
Las condiciones en los nuevos flujos de lava son extremas. Aunque Islandia recibe mucha lluvia, la lava recién depositada retiene poca agua y casi no contiene nutrientes orgánicos. Como resultado, estos sitios se encuentran entre los entornos con menor biomasa de la Tierra, comparables a la Antártida o el desierto de Atacama de Chile.
A pesar de ello, los organismos unicelulares colonizaron la lava con una rapidez sorprendente. La diversidad microbiana aumentó constantemente durante el primer año después de una erupción y luego disminuyó drásticamente después del primer invierno.
“Parece que los primeros colonizadores son estos microbios ‘rudos’, a falta de un término mejor”, dijo Hadland, “los que pueden sobrevivir a estas condiciones iniciales, porque no hay mucha agua y hay muy pocos nutrientes”.
Durante los meses siguientes y los cambios estacionales, la comunidad microbiana comenzó a estabilizarse a medida que llegaban organismos adicionales a través del agua de lluvia o se propagaban desde áreas cercanas. Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio fue el enorme papel que jugó la lluvia en la configuración de estos primeros ecosistemas.
“Vemos que la mayoría de los microbios provienen del agua de lluvia, y ese es un resultado bastante interesante”, dijo Hadland.
Sabiendo que el agua de lluvia no es estéril, ya que los microbios pueden flotar libremente en la atmósfera o viajar sobre partículas de polvo, la magnitud de los cambios estacionales sorprendió al equipo.
“Ver este enorme cambio después del invierno fue bastante sorprendente”, dijo la coautora y profesora asociada Solange Duhamel en el comunicado, “y el hecho de que fuera tan replicable y consistente en las tres erupciones diferentes, no esperábamos eso”.
Lo que significa para la vida más allá de la Tierra
“Por primera vez, estamos empezando a obtener una comprensión mecanicista de cómo se estableció una comunidad biológica a lo largo del tiempo, desde el principio”, dijo Duhamel. Esas ideas podrían extenderse mucho más allá de Islandia.
Mirando más allá de nuestro propio planeta, sabemos que gran parte de la superficie de Marte es basáltica y está formada por procesos volcánicos similares a los de la Tierra. Aunque el vulcanismo marciano ha cesado en gran medida, es posible que erupciones pasadas hayan creado ventanas de habitabilidad de corta duración.
Comprender cómo los microbios colonizan la lava fresca en la Tierra ayuda a los científicos a predecir cómo podría haber surgido la vida en Marte o en cualquier otro planeta y qué firmas biológicas deberían buscar las futuras misiones.
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