Podemos encontrar microorganismos del mar profundo reposando en tumbas que ellos mismos construyeron

Imagen principal: Alvin – un vehículo de ocupación humana (VOH) sumergible diseñado para permitir la recolección de datos a profundidades hasta 6,500 m por debajo de la superficie del océano. Imágen principal cortesía de John Magyar, Caltech.

Artículo: Precipitación de sílice inducida por microorganismos en un consorcio de oxidadores anaeróbicos de metano e implicaciones para la preservación de fósiles microbianos

Autores: Daniela Osorio-Rodriguez, Kyle S. Metcalfe, Shawn E. McGlynn, Hang Yu, Anne E. Dekas, Mark Ellisman, Tom Deerinck, Ludmilla Aristilde, John P. Grotzinger, and Victoria J. Orphan

Tal vez un fin de semana en tu vida, te encuentres apilado en un vehículo todoterreno a las 6 de la mañana con otros siete estudaintes, registrando intermitentemente el dron de un profesor de geología demasiado entusiasta cuya clase tomaste para llenar un requisito de tu programa. Si es así, en ese vehículo con certeza se pronunció la proclamación “el presente es la clave del pasado”. Un estudio reciente conducido por Daniela Osorio-Rodriguez y colaboradores epitomiza el poder de esas palabras. 

Probablemente has oido bastante sobre el dióxido de carbono (CO2) y su efecto sobre el clima como gas de efecto invernadero en los últimos años. El segundo gas de efecto invernadero más frecuentemente discutido es el metano (CH4), debido a que tiene 28 veces el potencial de calentamiento que tiene el CO2 en una escala de teimpo de 100 años. Por esta razón, los científicos se han interesado en microorganismos que convierten CH4 a CO2 como manera de obtener energía para vivir -un proceso llamado oxidación de metano. Estos organismos juegan un papel importante en la prevención de la acumulación de metano en la atmósfera. En la mayoría de los suelos, incluido el césped fuera de tu casa, la oxidación de metano ocurre con ayuda de oxígeno (aeróbicamente). Sin embargo, en sedimentos en el fondo del océano, el oxígeno se ha agotado y las bacterias oxidadoras de metano deben realizar este proceso anaeróbicamente. 

Por más de dos décadas, los ecólogos de microorganismos han estado estudiando la oxidación aaneróbica de metano (OAM) realizada por un consorcio sintrófico de arqueas metanotróficas y bacterias reductoras de sulfato (ANME-SRB) que viven como agregados alrededor de fumarolas de metano en el fondo marino. La OAM deja una huella química en las rocas calizas en las que los microorganismos viven. Esta firma se ha utilizado para identificar fumarolas de metano antiguas a través del pasado geológico. En estos sitios, los geólogos han buscado evidencia fosilizada de agregados de ANME-SRB en rocas. Puedes imaginar esta búsqueda como buscar huesos de dinosaurios, excepto que los fósiles que buscas son microscópicos.  

Por décadas, los geólogos han recolectado rocas de fumarolas de metano antiguas en todo el mundo y han buscado ANME-SRB bajo el microscopio. A pesar de esfuerzos significativos, los geólogos aún no han obervado agregados fosilizados de ANME-SRB. Este es el misterio que Osorio-Rodriguez y colaboradores ayudan a resolver en su artículo reciente. Aunque no encontraron fósiles de agregados antiguos, encontraron lo que debemos estar buscando! Ellos observaron la precipitación de sílice facilitada por microorganismos (químicamente similar al vidrio) en el exterior de los agregados en cultivos de laboratorio, rocas cal[careas, y sedimentos ricos en metano. Al cambiar la composición química del agua en su ambiente, los microorganismos hacen que la sílice precipite de la solución de la misma manera que cubiertas minerales precipitan alrededor de un grifo cuando el agua es “dura”.  Para determinar la coocurrencia de agregados de ANME-SRB y sílice, los autores estudiaron cultivos de laboratorio de ANME-SRB con un grupo de técnicas.

  1. Hibridización de fluorescencia in situ (FISH) – Esta técnica une una molécula fluorescente a una secuencia blanco de ADN, para que las células que expresan este ADN blanco brillen. Utilizando ADN banco para ANME y SRB, los investigadores pudieron identificar agregados de ANME-SRB como agrupaciones de céulas rosadas (ANME) y azules (SRB).
  2. Microscopía electrónica de barrido (SEM) – Esta técnica produce imágenes altamente magnificadas, lo que permite a los investigadores identificar esferas de sílice amorfa de aproximadamente 230 nanómetros (esferas pequeñas de vidrio 500 veces más pequeñas que el grosor de una hoja de papel) adyacentes a los agregados celulares.
  3. Espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDS) – Esta técnica permite a los científicos hacer mapas de elementos (ex. silicio, carbono, etc.) alrededor de un agregado al tiempo que es fotografiado por SEM. 

Los investigadores no solo observaron la precipitación repetida de sílice alrededor de los agregados. Además, al estudiar la química del medio de agua de mar artificial, pudieron confirmar que la sílice no pudo haber precipitado abióticamente (sin la presencia de microorganismos) en sus experimentos. Esto les permitió confirmar que la actividad celular debe desempeñar un papel en la precipitación de sílice que observaron. Además, encontraron que la precipitación de sílice cerca de los agregados es químicamente diferente (contiene menos Mg, Al, y Fe) en comparación con otros minerales de silicio que se encuentran en fumarolas de metano.

Como todas las investigaciones novedosas, este estudio ha generado nuevas preguntas a resolver. Mientras que los autores aseguran que la actividad microbiana induce la precipitación de sílice, el mecanismo que utilizan los microorganismos aún es desconocido. La explicación eventual implicará el estudio de los procesos bioquímicos que ocurren en los grupos de ANME, SRB o en la interfaz entre los dos que cambió localmente la qúimica del agua para favorecer la precipitación de sílice. Todo esto implica que hay más ciencia emocionante para llevar a cabo. 

De manera importante, esta investigación en agregados modernos ha armado a los geólogos con un nuevo blanco en la búsqueda de consorcios fosilizados en el pasado geológico. 

Podemos encontrar microorganismos del mar profundo reposando en tumbas que ellos mismos construyeron © 2024 por Joshua Anadu está protegido por una licencia CC BY-SA 4.0 

Un nuevo rol de los fijadores de nitrógeno en la captura de carbono en el océano 

Artículo: Los diazótrofos son contribuyentes ignorados a la exportación de carbono y nitrógeno al oceáno profundo

Autores: Sophie Bonnet, Mar Benavides, Frédéric A. C. Le Moigne, Mercedes Camps, Antoine Torremocha, Olivier Grosso, Céline Dimier, Dina Spungin, Ilana Berman-Frank, Laurence Garczarek, and Francisco M. Cornejo-Castillo

Te expandes hacia adentro y hacia afuera con cada ola salada, hasta que de repente la idea del almuerzo activa una punzada de hambre. Un rayo de luz sofoca la hambruna, y tomas un saciante bocado de dióxido de carbono acompañado de nitrógeno. Como una bacteria fotosintética fijadora de nitrógeno usas la energía del sol para convertir gas nitrógeno en nutrientes que tú y tus vecinos necesitan.

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Revelando los misterios del magma

La comprensión del comportamiento del magma puede predecir erupciones y revelar paisajes históricos

Por: Ellen Beshuk

Algunas veces el magma fluye en calma; otras veces, explota. La candidata a Ph.D. Ivana Torres-Ewert trata de entender por qué con su máquina de hacer magma en la Universidad de Missouri-Kansas City (UMKC). Sus descubrimientos podrían ayudar a la comunidad a saber a dónde ir cuando un volcán explota y proporcionar un soporte para otras investigaciones sobre volcanes.

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Los impactos del calentamiento global en el almacenamiento de carbono en el suelo, la biodiversidad y el rendimiento de los cultivos

Crédito de la imagen: Dominio público (Pexels)

Artículo: La pérdida de carbono orgánico del suelo disminuye la biodiversidad, pero estimula interacciones multitróficas que promueven el metabolismo en el subsuelo.

Autores: Ye Li, Zengming Chen, Cameron Wagg, Michael J. Castellano, Nan Zhang, Weixin Ding.

Pocos problemas son tan urgentes y relevantes para el futuro de nuestra especie como el cambio climático. Cuando consideramos sus devastadores impactos, lo primero en lo que pensamos es en glaciares y osos polares. Sin embargo, una nueva investigación enfoca nuestra atención en organismos mucho más pequeños, los microorganismos, como protagonistas principales en la estabilidad del suelo y la prevención del colapso de la agricultura bajo el calentamiento global. 

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We may find deep-sea microbes resting in tombs they built themselves

Featured Image: Alvin – a submersible Human Occupancy Vehicle (HOV) designed to allow data collection at depths up to 6,500 m below the ocean surface. Featured image courtesy of John Magyar, Caltech.

Paper: Microbially induced precipitation of silica by anaerobic methane-oxidizing consortia and implications for microbial fossil preservation

Authors: Daniela Osorio-Rodriguez, Kyle S. Metcalfe, Shawn E. McGlynn, Hang Yu, Anne E. Dekas, Mark Ellisman, Tom Deerinck, Ludmilla Aristilde, John P. Grotzinger, and Victoria J. Orphan

Maybe one weekend in your life, you found yourself piling into an SUV at 6 AM with seven other students, intermittently registering the drone of an overenthusiastic geology professor whose course you took to fulfill a degree requirement. If so, in that vehicle, the proclamation that “the present is the key to the past” was certainly uttered. A recent study conducted by Daniela Osorio-Rodriguez and collaborators epitomizes the power of those words.

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A New Role for Nitrogen Fixers in Oceanic Carbon Sequestration

Paper: Diazotrophs are overlooked contributors to carbon and nitrogen export to the deep ocean

Authors: Sophie Bonnet, Mar Benavides, Frédéric A. C. Le Moigne, Mercedes Camps, Antoine Torremocha, Olivier Grosso, Céline Dimier, Dina Spungin, Ilana Berman-Frank, Laurence Garczarek, and Francisco M. Cornejo-Castillo

You swell up and down with each salty wave, until suddenly, the thought of lunch triggers a pang of hunger. A ray of sunshine stifles the starvation, and you take a satiating bite of carbon dioxide with a side of nitrogen. As a nitrogen-fixing, photosynthetic bacterium you use energy from sunlight to convert nitrogen gas to necessary nutrients for yourself and your neighbors.

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Unlocking Magma’s Mysteries

Understanding magma’s behavior may predict eruptions and reveal historic landscapes

By: Ellen Beshuk

Sometimes magma calmly flows; other times, it explodes. Ph.D. candidate Ivana Torres-Ewert is figuring out why with her magma-making machine at the University of Missouri-Kansas City (UMKC). Her discoveries could help people know where to go when a volcano explodes and provide a foundation for further volcanic research.

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Impacts of global warming on soil carbon storage, biodiversity, and crop yields

Image credit: Public Domain (Pexels)

Paper: Soil organic carbon loss decreases biodiversity but stimulates multitrophic interactions that promote belowground metabolism.

Authors: Ye Li, Zengming Chen, Cameron Wagg, Michael J. Castellano, Nan Zhang, Weixin Ding.

Few issues are as pressing and relevant for the future of our own species as climate change. We may think first about glaciers and polar bears when we consider its devastating impacts. However, new research brings our attention to much smaller organisms, microbes, as major players in stabilizing soils and preventing agriculture from collapsing under global warming.

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Nuevo soporte para el origen de la vida en fumarolas hidrotermales alcalinas

Imagen de la portada: Tapetes blancos floculantes dentro y alrededor de fumarolas blancas extremadamente gaseosas de alta temperatura (>100°C, 212°F) en la Fumarola Champagne. Copyright: CC BY-SA 4.0 a través de wikimedia commons.

Artículo: Chimeneas de óxidos blancos y verdes acumulan ARN en un jardín químico ferruginoso.

Autores: Vanessa Helmbrecht, Maximilian Weingart, Frieder Klein, Dieter Braun, William D. Orsi

Cuando pensamos en mundos extraterrestres, posiblemente evocamos una imágen de vastos oceános con estructuras altas verticales dispersas, como columnas o torres. Al observar imágenes de fumarolas hidrotermales alcalinas, te darás cuenta de que esos mundos extraterrestres no existen solamente en las películas de ciencia ficción. Las fumarolas hidrotermales alcalinas son ambientes marinos profundos abundantes en la Tierra hace más de 4000 millones de años, caracterizados por chimeneas blancas globulares y puntiagudas que se elevan desde el fondo del mar.  Ofrecen una combinación de condiciones químicas en las que pueden haber surgido las primeras formas de vida en la Tierra. Sin embargo, las fumarolas hidrotermales alcalinas se han considerado inhóspitas para la formación de ácidos nucleicos, las moléculas que almacenan información en todas las células vivas. Un artículo nuevo de investigadores de LMU Munich reta esta suposición al proporcionar evidencia clave para la estabilización de ácidos nucleicos en fumarolas hidrotermales alcalinas, un descubrimiento que podría hacer estos ambientes los candidatos más adecuados para el origen de la vida en la Tierra.

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New support for the origin of life in alkaline hydrothermal vents

Featured image: White flocculent mats in and around the extremely gassy, high-temperature (>100°C, 212°F) white smokers at Champagne Vent. Copyright: CC BY-SA 4.0 via. wikimedia commons.

Paper: White and green rust chimneys accumulate RNA in a ferruginous chemical garden

Authors: Vanessa Helmbrecht, Maximilian Weingart, Frieder Klein, Dieter Braun, William D. Orsi

When we think of alien worlds, we may evoke an image of vast oceans with tall scattered vertical structures, like columns or towers. By looking at pictures of alkaline hydrothermal vents, you will realize that such alien worlds do not just exist in science fiction movies. Alkaline hydrothermal vents are deep ocean environments widespread on Earth more than 4 billion years ago, in which light globular and spiky chimneys rise from the dark ocean floor. They offer a combination of chemical conditions that may have supported the first forms of life on Earth. However, alkaline hydrothermal vents have been considered inhospitable for the formation of nucleic acids, the information-storage molecules present in all living cells. A new paper from researchers at LMU Munich challenges this assumption by providing critical evidence for the stabilization of nucleic acids in alkaline hydrothermal vents, a discovery that would make these environments the most suitable candidates for the origin of life on Earth.

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