martes, 2 de julio de 2024

¿Se ha descubierto el primer animal capaz de vivir sin oxígeno?

 En los últimos días hemos asistido a una serie de noticias sobre el supuesto descubrimiento del primer animal anaerobio, es decir, capaz de vivir sin oxígeno. Llamativos titulares se han sucedido en diversos medios. Algunos ejemplos: “Este ser vivo no debería existir: no necesita oxigeno para sobrevivir”, “un animal parásito desafía las reglas de la vida”, “una completa anomalía de nuestro planeta”.

La verdad es que el concepto de animal anaerobio tiene su atractivo. Los animales somos seres heterótrofos, lo que significa que obtenemos nuestra energía de la materia orgánica mediante su oxidación en los orgánulos celulares conocidos como mitocondrias. El oxígeno es tan necesario para nosotros como el propio alimento. No nos debería extrañar demasiado que sorprenda la supuesta primera excepción a esta regla aparentemente universal.

Sin embargo, la publicación del descubrimiento al que hacen referencia se produjo hace más de cuatro años. La evidencia de que el cnidario parásito del salmón Henneguya salminicola carecía de genoma mitocondrial y de metabolismo aeróbico, fue publicada en la revista PNAS en febrero de 2020 y ya dio lugar en su momento a una oportuna y justificada oleada de titulares y artículos divulgativos.

















Henneguya salminicola, un parásito del salmón capaz de vivir sin oxígeno. Stephen Douglas AtkinsonCC BY-SA

Sucede también que los autores del artículo de PNAS fueron bastante más modestos en sus conclusiones. Afirmaron que su descubrimiento mostraba que la respiración aeróbica “no era omnipresente en los animales”. Dicho de otra forma, que la regla tenía al menos una excepción. 

Apoye la difusión del conocimiento.

También mostraban que, a pesar de la ausencia de genoma mitocondrial, las células de Henneguya poseen “orgánulos relacionados con las mitocondrias” (MRO, por sus siglas en inglés), probablemente derivados de ellas. En estos orgánulos el parásito ejecuta varias rutas metabólicas clásicas, incluyendo el ciclo de Krebs –reacciones químicas que forman parte de la respiración celular en las células aerobias–, aunque no se conoce con detalle la forma en que obtiene su energía sin utilizar oxígeno en la cadena respiratoria.

Ya se conocían precedentes

¿Por qué los autores del artículo de PNAS evitaron reivindicar el descubrimiento del “primer animal anaerobio”? Porque es probable que Henneguya no lo sea. En 2010 se descubrieron tres especies de loricíferos en sedimentos de la cuenca de L'Atalante, un lago submarino hipersalino situado en el mar Mediterráneo a unos 200 kilómetros al oeste de la isla de Creta. Su salinidad extrema (hasta 365 gramos de sal por litro, diez veces superior a lo normal) hace que no se mezcle con agua más superficial, por lo que este lago submarino no contiene oxígeno disuelto.


Spinoloricus cinziae, una de las tres especies de loricíferos que viven en el ambiente anóxico de la cuenca de L’Atalante, descubiertas en 2010. La escala es de 50 micras. Roberto Danovaro et al. The first metazoa living in permanently anoxic conditions. BMC Biology.CC BY

Los loricíferos son diminutos animales que viven en los sedimentos de fango o arena. Las tres especies descubiertas en los sedimentos anóxicos de L’Atalante planteaban la cuestión de cómo organismos animales podían vivir en un ambiente sin oxígeno. Los estudios con microscopía electrónica de los ejemplares recogidos mostraban la ausencia de mitocondrias. En su lugar se encontraban unos orgánulos que los autores del artículo identificaron como posibles “hidrogenosomas”.

Hasta ese momento, los hidrogenosomas sólo habían sido localizados en algunos ciliados, flagelados y hongos habitantes de ambientes anaerobios. En estos orgánulos, probablemente derivados de las mitocondrias, una serie de enzimas utilizan protones en lugar de oxígeno como aceptores de electrones para generar hidrógeno molecular y ATP.

Las tres especies de loricíferos mediterráneos sí podrían ser los primeros animales conocidos que viven sin oxígeno y los primeros animales que utilizarían hidrogenosomas para obtener energía. Los autores del estudio sobre Henneguya reconocen este posible precedente, aunque señalan que un artículo publicado en 2015 había puesto en duda la existencia de loricíferos en ambientes anóxicos. 

Este cuestionamiento fue contestado de forma contundente por los investigadores de la fauna de L’Atalante, pero el tema sigue abierto a la espera de más resultados. Continúa siendo necesaria una confirmación de la ausencia de respiración aeróbica y la presencia de hidrogenosomas en los loricíferos de L'Atalante, pero las dificultades técnicas para obtener muestras adecuadas lo han impedido hasta la fecha la secuenciación de su genoma. Por ello, se impone la prudencia. 

Lo que sí resulta esencial, al hilo de lo que hemos contado, es la necesidad de que la información y la divulgación científica sean rigurosas, que los titulares respondan al contenido de artículos y noticias, y que se consulten las fuentes originales.

El ciclo de la sal en los océanos y su impacto en el colapso de la AMOC

 El bucle de circulación Atlántico (conocido como AMOC, por sus siglas en inglés) transporta eficazmente calor y sal a través del océano global y modula fuertemente el clima de la Tierra. Si colapsara daría lugar a un enfriamiento brusco (a escala de décadas) del clima europeo. Y el ciclo de la sal en los océanos está en el epicentro de ese posible colapso. 

La salinidad de los océanos en la historia de la Tierra

En promedio, un kilogramo de agua de mar contiene aproximadamente 35 gramos de sales disueltas. Pero no siempre ha sido así: desde la formación de los océanos, hace 3 800 millones de años, la salinidad de los océanos no ha dejado de cambiar. 

Concretamente, el océano primitivo tenía entre 1,5 y 2 veces más salinidad que el actual , que hoy oscila entre 32 y 37 gramos de sales por kilogramo de agua. 















La salinidad actual en superficie de los distintos mares y océanos del mundo. NOAA

Quién echa sal al mar

Hay varias maneras indirectas (las llamamos ‘proxies’) de estimar qué salinidad tenía el océano prehistórico. Gran parte de la información la obtenemos del estudio de evaporitas, rocas sedimentarias que se forman por cristalización de sales disueltas. También aporta información útil el estudio de las relaciones isotópicas. Ambos estudios nos llevan a la misma conclusión: que el océano primitivo era más salino que en la actualidad. 

A escalas de cientos a miles de millones de años, hay distintos procesos que han añadido o retirado sales del medio. Empezando por los volcanes, principalmente los de los fondos abisales de las dorsales medio-oceánicas, unas elevaciones submarinas situadas en la parte media de los océanos. El magma de estos volcanes es muy rico en sales

Por otro lado, a lo largo de estos miles de millones de años, cuando la sal sedimenta la concentración global en el océano disminuye. Pero cuando las rocas son erosionadas aumenta de nuevo la concentración salina global. 

En nuestros días, la salinidad se mide con una alta resolución espacio-temporal gracias a los satélites y a una pléyade de boyas profundas de deriva. 

La sal y el clima

La lluvia, los aportes continentales (escorrentías o fusión de glaciares) y la evaporación son agentes que afectan a la salinidad a escalas climáticas (de cientos-miles de años). De hecho, son las tres componentes del ciclo hidrológico en la Tierra

La salinidad superficial está relacionada con el balance final resultante de si hay más o menos evaporación, más o menos precipitación, y más o menos aportes continentales: la magnitud de ese balance determina en buena medida la salinidad de cada zona. 

En las zonas subtropicales, en las que hay mucha evaporación, la concentración de sal es máxima, mientras que en las zonas ecuatoriales-tropicales es mucho menor. En los mares polares el agua salada se diluye con el agua dulce de los casquetes polares, así que la concentración de sal es baja.

El extraño caso de la cuenca Atlántica

La cuenca atlántica es, con mucho, la más salina. Esto parece contraintuitivo, ya que al Atlántico fluyen los tres ríos más caudalosos: Amazonas, Congo y Orinoco. Su salinidad, a priori, debería ser más baja. 

La principal explicación a esta paradoja es que la cuenca atlántica exporta netamente al resto de cuencas a través de los vientos la humedad atmosférica procedente de su evaporación. Es decir, lo que se evapora en el Atlántico no acaba lloviendo sobre el propio Atlántico. 

Además, el Atlántico está conectado con el mar Mediterráneo, cuenca fuertemente evaporativa. Y el Mediterráneo le aporta un importante flujo de sal neto a través del estrecho de Gibraltar. 

El agua que se hunde: la circulación AMOC

La salinidad afecta a la densidad del agua y juega un papel clave en las corrientes oceánicas, que a su vez influyen en el clima mundial.

El Atlántico tiene un circulación general muy singular, que contribuye a su salinización. 

La Corriente del Golfo transporta un extra de agua muy salina hacia el norte. Al llegar a los mares nórdicos, aumenta su densidad por enfriamiento y literalmente se hunde. Se forma así en el Atlántico una especie de cinta rodante, la circulación de vuelco meridional del Atlántico (conocida como AMOC, siglas en inglés de Atlantic meridional overturning circulation), que funciona de forma continua. Su rodillo impulsor se encuentra en los mares nórdicos y en el mar de Labrador (sur de Groenlandia), que son muy salinos. 

El hundimiento de esta agua con alta concentración de sal hace que las aguas abisales del Atlántico sean también muy salinas, porque provienen de las aguas superficiales. Y así se cierra el circuito de la sal. 

Su implicación con el cambio climático

La salinidad es sensible a cambios en las precipitaciones, los aportes de agua de los ríos, la evaporación… Y estos cambios en el ciclo hidrológico de la Tierra se están produciendo debido al cambio climático.

En un planeta más cálido, la capacidad de la atmósfera para retener la humedad es mayor (termodinámicamente, un 6,5 % mayor por cada grado centígrado de aumento del clima). 

Por ello, se está verificando que en las zonas subtropicales la evaporación se está reforzando, aumentando la aridez continental y la salinidad superficial, y en los trópicos está lloviendo aún más, y más torrencialmente, disminuyendo la salinidad superficial.

El desequilibrio crítico en los océanos

En el océano, estos procesos son aún más críticos que en los continentes. La evaporación y las precipitaciones generan flujos verticales (el agua que asciende del mar y la que regresa por las lluvias). Estos flujos son mayores respecto a lo que corresponde por el área global del océano (que es el 71 % del total): en los océanos se evapora el 85 % y precipita el 77 % del total. 

Los cambios de salinidad causan impactos sobre la circulación global de los océanos. La salinización afecta a la densidad del agua, y son los cambios de densidad los motores de la circulación profunda. Además, afecta al incremento del nivel del mar. Si la densidad del agua es menor, el volumen del agua total aumenta. 

El calentamiento global también está provocando la fusión de los glaciares continentales de Groenlandia y esto significa agua dulce extra que vierte en los mares noratlánticos. Esto está provocando la desalinización, el agua se va haciendo menos densa y el hundimiento invernal de la columna de agua se está ralentizando (con posible colapso durante este siglo.

Luego en sus cavidades la sal gema, 

montaña de una luz enterrada,

catedral transparente,

cristal del mar, 

olvido de las olas. 

Oda a la sal, Pablo Neruda.