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La laguna caliente, justo en el cráter del volcán Poás, es un sitio que hace todo lo posible para imposibilitar todo tipo de vida, por sus altísimos niveles de acidez y temperaturas cambiantes. Sin embargo, esto no es así para un género de bacterias muy especiales que tienen las capacidades para ser “supervivientes extremas” en uno de los sitios más hostiles del planeta.
Especies del género Acidiphilium llevan años de vivir en este lago y, por sus características, se dice que perfectamente podrían viajar en el tiempo y vivir en las primeras etapas de Marte ¿cómo es esto posible? Desde el 2013 el volcán Poás ha sido estudiado como un lugar alterno muy similar a la superficie marciana en sus inicios, debido a sus condiciones volcánicas, termales y de posible presencia de agua cerca de formaciones volcánicas.
Y estas bacterias tienen un conjunto de genes que las llevan a sobrevivir y reproducirse en este ambiente tan extremo y hostil, reveló un estudio publicado a finales de enero pasado en la revista Frontiers in Astronomy and Space Science.
Investigadores de la Universidad Boulder en Colorado, Estados Unidos, ha venido en diversas ocasiones a estudiar la laguna caliente, pues la consideran como de los ambientes más hostiles para la vida y uno de los que más representa las características que se estima tuvo la superficie del Planeta Rojo hace miles de millones de años. Ellos han colaborado con científicos del Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica (Ovsicori) y de la Red Sismológica Nacional (RSN). El primer reporte de esta investigación, publicado en 2018 en la revista Astrobiology, indicó que este lago del Poás tiene una acidez 10 millones de veces mayor a la que tiene el agua de tubo.
“Es como una sopa de diferentes ingredientes que se fueron formando con la acción del volcán. El gas carbónico es abundante, azufre y otros metales que son muy tóxicos y muy ácidos cuando se mezclan con el agua. La laguna del Poás tiene un PH (unidad de medida de la acidez) menor a 1, a veces es negativo. Es como 100 a 1.000 veces más ácido que el vinagre”, describió Geoffroy Avard, vulcanólogo del Ovsicori.
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Además, las temperaturas son muy cambiantes. Cuando está “fría” su temperatura está a unos 30 ° C, pero puede llegar hasta los 50° C o 60° C. Esto hace que, para que algún ser vivo pueda subsistir, debe adaptarse rápidamente a temperaturas muy cambiantes.
“Sobre Marte se cree que hubo aguas y volcanes activos. Como hay agua reaccionando con actividad volcánica es muy probable que se formara este tipo de sopa”, dijo el vulcanólogo.
El microbiólogo de la Universidad Boulder, Justin Wang coincidió: “el Poás es muy extremo, es realmente muy ácido, y, como estoy seguro, ustedes lo saben, es muy eruptivo también. También tiene estas aguas que producen reacciones químicas que son muy similares a las que ocurrieron en Marte hace miles de millones de años”.
Las primeras muestras tomadas en 2013 encontraron únicamente bacterias Acidiphilium. Eso los llevó a otra pregunta de investigación. Wang explicó que la primera pregunta era saber si había vida, y allí encontraron solo este género bacteriano. La segunda pregunta fue ¿por qué? Y esto los llevó a volver a nuestro país en 2017 y posteriormente en 2019. El estudio publicado este año es un análisis de lo ocurrido en el tiempo entre 2013 y 2017.
Es entonces como especialistas en vulcanología como Avard y en microbiología como Wang, entre otros, se aliaron, pues se necesitaban diferentes ramas de la ciencia para dar respuestas a estas preguntas.
Genes para sobrevivir en un ambiente extremo
Las Acidiphilium no solo se encuentran en la laguna caliente, en nuestro país también se han visto en otros lugares, como Las Pailas, en el Volcán Rincón de La Vieja o en el Río Tinto en España, o en otras superficies volcánicas o de aguas termales.
“Se llaman Acidiphilium como traducción de ‘amantes del ácido’, entonces se ven en otro tipo de aguas termales, por ejemplo en Las Pailas, en Rincón de la Vieja, ahí eran muy comunes, pero no exclusivas, veíamos muchas otras cosas más”, especificó Wang.
Sin embargo, en estos lugares, que no son tan extremos, hay otro tipo de especies que no se ven en el Poás, ¿qué hay de especial para que estas bacterias sí sobrevivan donde nada más sobrevive? Los investigadores tomaron muestras de la laguna, aislaron las bacterias y les hicieron un análisis de ADN. El 92% de las bacterias analizadas pertenecen a una especie llamada Acidiphilium angustum, pero había un 8% de otras especies dentro de este género.
Una vez que se analizó su base genética, los científicos encontraron una serie de genes que les permiten a estas bacterias ser “supervivientes extremas”.
“En el Volcán Poás hay mucho azufre y entonces vimos varias formas en las que las bacterias podían generar energía desde el azufre. Vimos formas de hacer energía del azufre, de hacer energía del hierro, incluso de hacer energía del arsénico. Como sabemos, el arsénico es venenoso, muy venenoso para los humanos, pero estas bacterias realmente usan este veneno para hacer energía y sobrevivir y prosperar”, explicó Wang.
“Los humanos comemos azúcar y así producimos energía. Las bacterias hacen lo mismo, pero en ellas hay muchos caminos para hacerlo”, añadió.
Pero estas no fueron las únicas vías. Algunos genes llevaban a estos organismos a crear azúcares cuando no tenían disponibles en el ambiente, así, usaban carbonos simples para hacer azúcares complejas.
Otro aspecto interesante que encontraron fue que estas bacterias podían hacer “bioplásticos”.
“Es un plástico muy similar como el que tenemos en nuestra botella para tomar agua, son plásticos biodegradables, no como los que se hacen en las fábricas, pero las bacterias pueden hacer es un material similar al plástico que hacen para períodos de escasez de energía”, aclaró el científico.
En otras observaron algunos genes relacionados con fotosíntesis. Sin embargo, no vieron un “camino completo”, para describir cómo producían este tipo de energía.
De acuerdo con el reporte científico, como el Poás tiene mucho azufre la hipótesis es que la principal fuente de energía sea precisamente este elemento. Y quienes viven en los alrededores y por algún motivo, como las lluvias o el viento, llegan al lago, producen energía con otro camino.
“Cuando el volcán erupciona, los microbios que viven en el lago mueren, porque son hervidos, pero los que viven en las superficies o los alrededores pueden sobrevivir y la próxima vez que llueve, la lluvia los lleva al lago”, expresó.
Los científicos no esperaron encontrar tantos caminos que llevaran a las bacterias a adaptarse a un ambiente tan ácido y cambiante.
“Fue muy sorprendente e impactante. Creo que al mismo tiempo fue hermoso. Decir “Esto es lo que hace la vida”. Así es como la vida se adapta”, afirmó el microbiólogo.
Cambios entre 2014 y 2017
Este análisis también encontró cosas diferentes al comparar 2014 con 2017, para saber si algunas erupciones freáticas habían cambiado el panorama. Las erupciones freáticas son más pequeñas, sin lava o grandes manifestaciones, que se dan cuando las subterráneas entran en contacto con las zonas calientes del interior del volcán.
El primer cambio que encontraron al regresar en 2017 fue que, a diferencia de 2014, sí había otras pocas especies de otros organismos en la laguna. ¿A qué se debe? Avard y Wang comparten la misma hipótesis: el clima hizo lo suyo.
“Una de las razones es que el volcán no estaba tan caliente ni tan ácido, entonces potencialmente más especies podían vivir ahí, porque es más habitable, más acorde a la vida”, subrayó Wang.
Y agregó: “al analizar las muestras se veía que en 2017 había llovido mucho el día anterior, en 2013 estaba más seco. Entonces, por eso mismo, la lluvia pudo traer más bacterias de la pared del cráter y depositarlas en el lago y pudo “contaminarlo” más esos días”.
Posteriormente volvieron en 2019, pero el análisis de esos datos todavía no está listo.
¿Qué sigue?
Los investigadores no solo tienen que revisar los datos de 2019, también planean un viaje en mayo próximo, donde no solo estarán en el Poás, también en el Rincón de la Vieja y en el Turrialba.
Pero analizar lo ocurrido entre 2017 y 2019 es muy importante también, porque dará información clave. En 2017 el volcán entró en una etapa muy eruptiva y, posteriormente, la laguna se secó en cuestión de 12 días.
Las lluvias recuperaron el caudal de la laguna semanas después. Por ello, analizar si hay cambios de especies entre 2017 y 2109 se torna vital en el estudio del Poás.
Wang, junto con Brian Hynek, del Laboratorio de Ciencias Atmosféricas y Física Espacial de la Universidad de Colorado y otros especialistas ya tienen listo su viaje para mayo próximo en donde estudiarán las aguas y tierras volcánicas que recrean lo que alguna vez pudo haber sido Marte.
