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Secretos y enigmas de Cuatro Ciénegas

Si usted visita este oasis en Coahuila pensaría que es el escenario de un mundo perdido, pero en realidad se trata del sitio más biodiverso del mundo y clave para entender la vida… y posiblemente al planeta Marte. Esto es Cuatro Ciénegas.

¿Qué tienen en común unos científicos expertos en bacterias y sus pares de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio Espacial, la NASA? Que todos están fascinados con Cuatro Ciénegas, el oasis que alberga unos “bichos” que están dando claves para conocer más sobre el origen de la vida.

Un recorrido por Cuatro Ciénegas, en el centro de Coahuila, transporta a una biodiversidad ancestral, que desde 1994 también se conoce como bolsón, un área de protección de flora y fauna de México rodeado por altas cadenas montañosas, regiones áridas, donde el agua de lluvia no tiene salida superficial hacia el mar en un extensión de 84,347 hectáreas.

Zona prioritaria para la conservación del margen oriental del desierto de Chihuahua, al sitio lo protege la Convención Ramsar Sobre Humedales, de la ONU y fue reconocido como Patrimonio Mundial de la Unesco.

Pese a la escasa lluvia, el valle acumula agua en abundancia, la cual aflora por centenares de pozas con agua cristalina, alimentadas por manantiales que brotan del manto subterráneo. La profundidad de estas pozas puede variar de menos de un metro a más de 10, con diámetros que van de unos centímetros a más de 200 metros. Por si esto fuera poco también cuenta con pantanos, ríos, lagunas y canales cuyas aguas contienen una alta concentración de minerales y pocos nutrientes.

 

Un desierto develador

Hace un tiempo, los doctores en Ecología Valeria Souza Saldivar y su esposo Luis Enrique Eguiarte Fruns, del Laboratorio de Evolución Molecular y Experimental del Instituto de Ecología de la UNAM, sólo eran conocidos en el mundo de los científicos dedicados a estudiar el universo microscópico de bacterias y virus hasta que el 26 de noviembre del 2011, el matrimonio y sus dos hijos estuvieron en el área de invitados especiales de la Estación de la Fuerza Área de Cabo Cañaveral de la NASA para ser testigos del lanzamiento del vehículo del tamaño de un Mini Cooper llamado Curiosity, que viajó rumbo al cráter Gale de Marte.

Fue en ese momento que se inició una investigación conjunta sobre el origen de Cuatro Ciénegas, un recinto histórico para la vida en la Tierra, y para encontrar las claves que podrían ayudar a entender la evolución de Marte.

Cuando los esposos no están impartiendo clases en la Facultad de Ciencias en la Ciudad de México o en un viaje de investigación científico, se les puede hallar en el Laboratorio de Evolución Molecular y Experimental de la UNAM, que Souza dirige desde hace 17 años.

La fama les llegó de manera natural. “Lo único que hacemos es investigar y divulgar lo que existe en Cuatro Ciénegas”, dice Souza con modestia. Pero los reflectores no llegaron en vano: estos investigadores son quienes más conocen sobre este valle y dan a conocer a todo el mundo los secretos de este edén.

 

Origen de la vida

Los investigadores mexicanos sólo habían visto las fotografías de Cuatro Ciénegas en una vieja revista National Geographic. En 1999 no sabían que desde el aire este valle se mira como una mariposa con sus alas abiertas, tampoco de su sistema de manantiales conocidos como pozas, ni que ese paraíso ancestral guarda el secreto del origen de la vida en la Tierra, sobreviviente de glaciares, extinciones de mamíferos y que ha vivido el paso de los dinosaurios.

En esos tiempos, Souza estaba entretenida dentro del laboratorio en el estudio de la bacteria Escherichia coli que se aloja en el sistema digestivo de las personas, y Eguiarte hacía lo propio en los microorganismos que fijan el nitrógeno en los frijoles y en los agaves. Todo cambió cuando un grupo de investigadores del Instituto de Astrobiología de la NASA y de Arizona State University llegó a visitarlos. Quería que conocieran Cuatro Ciénegas y colaboraran en el proyecto de ese sitio como ningún otro en la Tierra, con formas de vida ancestrales que podrían ayudar a entender la evolución para utilizarla en Marte.

El equipo estadounidense necesitaba un microbiólogo evolutivo mexicano y en ese momento la científica era una de las pocas especialistas en el país. Como los esposos no conocían nada de ese lugar en Coahuila ni cómo comenzar la investigación, recurrieron a otros colegas para ver si estaban interesados en el proyecto.

Pero la pareja aceptó el reto y conoció al doctor Wendell L. Minckley (1935–2001) de Arizona State University, iniciador de la investigación en ese bolsón, a raíz de que encontró una diversidad de especies que estudió para completar su doctorado. Una de ellas fue bautizada como Mojarra de Minckley. Recorrió las cuevas que abundan en la zona e intuyó que cada lugar era diferente y que los estromatolitos que viven dentro de las pozas eran marinos.

Los estromatolitos son unas bacterias pequeñísimas de medidas micrométricas, que mantienen la memoria más antigua del planeta. Tienen el récord fósil de más de 3,800 millones de años.

En el primer viaje, los investigadores se enamoraron del recinto ancestral acompañados de sus hijos, del doctor Minckley y del equipo de la NASA, que buscaba entender cómo encontrar vida en otros planetas y cómo diseñar las misiones a Marte, y para comprenderlo requería de los conocimientos de biología de los mexicanos.

“Impresiona mucho decir ‘científicos de la NASA’, pero se trata de gente normal que como nosotros tampoco sabía nada de Cuatro Ciénegas – dice Eguiarte–, y aprendimos a extraer del suelo y el agua el ADN ambiental hasta encontrar esas bacterias marinas descritas por Minckley que hablan de la historia de la vida”.

La combinación de estabilidad climática, aislamiento y abundancia de agua pese a lo árido del entorno ha convertido a las pozas en una especie de Galápagos, islas de diversidad inusual en la mitad de la nada, cuyos ecosistemas han evolucionado a un ritmo diferente. Por consiguiente, el lugar es como un “mundo perdido”, dice Souza, pues en las pozas viven los mismos tipos de estromatolitos que habitaban la Tierra hace miles de millones de años.

 

Fósiles vivientes

La pregunta inicial de la investigación al llegar a Cuatro Ciénegas fue por qué hay tantas especies. Los científicos querían descubrir el manual original de los estromatolitos y su relación con las pozas, refiere la experta.

Los estudios moleculares que realizó Souza mostraron que el peculiar color de las pozas se nutre de tales estromatolitos. Descubrió que los parientes más cercanos de estos microorganismos son marinos y se separaron de sus antecesores en Cuatro Ciénegas hace 800 millones de años. “Es decir, algunas bacterias de estas tierras son algo así como de los primeros organismos que se originaron en la Tierra”.

Para entender lo que sucedió en Cuatro Ciénegas hay que recorrer 35 millones de años atrás, cuando emergieron grandes masas de tierra y una parte del agua marina, así como sus microscópicos habitantes, quedó aislada en las pozas, protegida por las cadenas montañosas que rodean el lugar.

Mientras el planeta vivía glaciaciones, especies nuevas evolucionaban, los dinosaurios se extinguían y un grupo de bacterias de origen marino hacía de Cuatro Ciénegas su reino.

A principios de esta década, Souza encontró esos grupos microbianos que forman estructuras conocidas como estromatolitos. Explica que esas comunidades complejas se dividen en capas y producen carbonatos de calcio, por lo que se endurecen hasta adquirir un aspecto de piedra. “Los estromatolitos fueron los primeros fósiles vivientes que encontramos”, añade.

Cuatro Ciénegas guarda evidencias de dos acontecimientos importantes en la historia de la diversidad biológica en el mundo. El primero, el aumento de la concentración de oxígeno en la atmósfera de la Tierra, hace unos 2,400 millones de años. Este aumento se debió a la aparición de bacterias como las que hoy habitan ese lugar, que hacían la fotosíntesis y desprendían oxígeno como desecho.

El segundo suceso crucial fue que en ese lugar se abrió el cierre, la grieta que dividió la gran plataforma continental bautizada como Pangea.

Hace unos 3,500 millones de años, los estromatolitos descubrieron la luz. Para aprovecharla, la evolución los dotó de moléculas capaces de absorberla, una especie de antenas, con lo que surgió la fotosíntesis y las comunidades cambiaron.

Detalla Souza que el aumento en el contenido de oxígeno en la atmósfera provocó que los microbios se refugiaran en sedimentos y aguas profundas donde este no los podía contaminar, y formaron capas. “La primera evidencia que tenemos son, precisamente, los estromatolitos: un pedazo de vida que todavía existe en Cuatro Ciénegas. Bajo el agua, las rocas liberaron su fósforo al contacto con el oxígeno, creando fosfatos. Estos aportaron suficiente energía para que pudieran aparecer organismos más grandes. La vida estaba tan limitada, que los organismos se comían el ADN de sus vecinos, el cual contenía fósforo. La riqueza de energía producida originalmente por los microbios trajo otro hito en la historia biológica del planeta: la vida”.

 

Dos hermanos

Souza se detiene en el laboratorio de la UNAM para enseñar un estromatolito que forma un tapete microbiano: “Si se encontrara vida en Marte, probablemente se parecería a una rebanada de pastel con capas de colores: negro, café, púrpura y verde. Cada color corresponde a una comunidad de microorganismos diferentes que ganaron el concurso de la evolución y sobrevivieron a los cambios climáticos del planeta, algo que los grandes dinosaurios y otras tantas especies no consiguieron.

¿Por qué aún siguen vivas en Cuatro Ciénegas? Souza señala que eso requiere investigación. Una posibilidad recae en que las plantas nunca pudieron colonizar este lecho marino ancestral y, por lo tanto, no se formó suelo sobre los estromatolitos. Lo interesante, además, es que junto a esas comunidades coexisten peces, caracoles, crustáceos y otras especies. Por eso, los manantiales y pozas pueden considerarse un ecosistema único en el mundo moderno.

Esta parece una de las causas por la cual Cuatro Ciénegas interesa tanto a la pareja, un laboratorio que permite investigar la evolución temprana de la vida en la Tierra.

Los científicos de la NASA creen posible hallar rastros de vida microbiana en Marte, similar a la que existe en Cuatro Ciénegas, porque la Tierra y el planeta rojo se formaron en la misma zona de la nebulosa solar, con una estructura semejante, hace 4,550 millones de años. Incluso, cuando los dos planetas empezaban su vida, tenían mares. Pero el destino de cada uno de estos “hermanos” fue diferente. Marte se convirtió en un desierto gélido y la Tierra se llenó de vida.

Los investigadores que buscan vestigios de vida fuera de la Tierra consideran que las características de suelo de Cuatro Ciénegas –niveles muy bajos de fósforo y una alta salinidad– son similares a las que existen en algunas zonas de Marte. “Cuatro Ciénegas parece una máquina del tiempo o un laboratorio del origen de la vida con organismos que no sólo han trasformado la Tierra, sino que han sobrevivido a todo tipo de extinciones; sus genes nos pueden contar cómo lo lograron”.

Por ende, los investigadores de la NASA están interesados en estudiar Cuatro Ciénegas. Si logran entender algunos de los misterios que aún guardan las colonias de bacterias, tendrán herramientas para saber por qué Marte, el planeta hermano, tuvo otro destino.

El laboratorio de la vida ha permitido sumar a diferentes investigadores del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), la UNAM y la Alianza World Wide Fund for Nature-Fundación Carlos Slim, porque falta mucho por descubrir en ese desierto.

 

Un futuro prometedor

Los estromatolitos milenarios podrían darnos más sorpresas: quizá decirnos cómo limpiar el dióxido de carbono, cómo limpiar la contaminación ambiental que tiene dañado al planeta Tierra o cómo podría limpiar la radiación de Fukushima –esa planta nuclear que derramó contaminación al Océano Pacífico– o, también, dar pauta a que Cuatro Ciénegas se convierta en la cuna de nuevos medicamentos, productos biotecnológicos y para la agricultura. Por último, estas bacterias podrían reciclar los átomos y enseñar a generar oxígeno, pues el comportamiento agresivo, defensivo y de supervivencia de las bacterias y genes podría ser aplicado a preservar la vida, explica Souza.

Los estudios de los científicos fueron financiados inicialmente en colaboración con la NASA, posteriormente el Conacyt, la Secretaría de Medio Ambiente (Semarnat), WWF-Fundación Carlos Slim, UNAM y Fundación LALA lograron instaurar el Laboratorio de Biología Molecular y Biotecnología en el Centro de Bachillerato Tecnológico Agropecuario (CBTA) No. 22 de Cuatro Ciénegas, impulsado por un equipo de 30 investigadores de México y Estados Unidos, donde los maestros y alumnos aprenden técnicas de biología molecular para extraer el ADN del agua y tierra y con ello comprender sus componentes y sus procesos para cultivar en diferentes etapas del año y no sólo sobreexplotar la tierra como lo está haciendo el cultivo de alfalfa en esa zona.

Otra acción son los talleres de educación ambiental a través del arte para alumnos de jardines de niños hasta primarias. Las acciones están enfocadas en generar conciencia en las nuevas generaciones, que serán responsables del futuro de Cuatro Ciénegas, un futuro muy prometedor.

 

Hábitat de especies únicas

  • 23 especies endémicas de plantas y 54 de animales, que incluyen cuatro de anfibios y reptiles, siete de crustáceos, seis de peces, nueve de moluscos, una especie de insecto y cuatro de alacranes.
  • Hábitat de unas 140 especies distintas de aves, de las cuales siete son endémicas y 15 se encuentran bajo alguna categoría de protección.
  • Se han registrado 35 especies de mamíferos. Aunque ninguna de ellas es endémica, una está sujeta a protección especial (murciélago pinto); otra se considera amenazada (tlalcoyote), y dos más están en peligro de extinción (oso negro y puerco espín del norte).

Fuente: Valeria Souza Saldivar y Luis Enrique Eguiarte Fruns, del Laboratorio de Evolución Molecular y Experimental del Instituto de Ecología de la UNAM.

 

Por Alejandrina Aguirre Arvizu