La Antártida suele asociarse a pingüinos, focas, ballenas, enormes plataformas de hielo y paisajes aparentemente desprovistos de vida. Sin embargo, una parte esencial de su biodiversidad permanece oculta a simple vista, bajo la superficie del suelo. Allí, en condiciones que para la mayoría de los organismos resultarían incompatibles con la supervivencia, existen bacterias que parecen haber seguido una trayectoria evolutiva propia.
Un estudio dirigido por el investigador posdoctoral Nick Dragone, con la participación de Noah Fierer, del Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences (CIRES) de la Universidad de Colorado Boulder, y otros investigadores, ha encontrado evidencias de que determinadas bacterias del grupo Arthrobacter presentes en los suelos antárticos son endémicas, es decir, no se han encontrado fuera de la Antártida. El trabajo fue publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences.
El hallazgo resulta relevante porque cuestiona una de las ideas tradicionales de la microbiología: que los microorganismos, debido a su extraordinaria capacidad de dispersión, tienden a estar prácticamente en todas partes. La investigación sugiere que la geografía, el aislamiento y unas condiciones ambientales excepcionalmente duras pueden generar también endemismos microbianos.
El continente reúne varios factores que dificultan extraordinariamente la supervivencia: temperaturas extremas, escasez de agua líquida, largos periodos sin luz solar, fuertes vientos y una disponibilidad muy limitada de nutrientes. Además, hay un elemento que suele pasar desapercibido: la Antártida es un desierto.
Aunque está cubierta de hielo, gran parte del continente recibe cantidades de precipitación extremadamente bajas. Desde el punto de vista ecológico, esto convierte a muchos de sus ambientes terrestres en desiertos fríos. Para una bacteria que necesita agua y nutrientes para crecer, la combinación de frío y sequedad supone una presión evolutiva particularmente intensa.
Fierer resume precisamente esa singularidad al señalar que, además del frío, la Antártida es “súper seca”; un continente que ofrece unas condiciones de suelo poco comparables con las de prácticamente cualquier otro ecosistema terrestre. La pregunta científica era entonces relativamente sencilla: si los microorganismos pueden viajar con tanta facilidad por la atmósfera, los océanos o incluso adheridos a otros organismos, ¿puede existir realmente una bacteria que sea exclusiva de un continente?
Más de 600 cepas para buscar bacterias exclusivas
El equipo se concentró en el género Arthrobacter, un conjunto de bacterias particularmente interesante debido a su capacidad para habitar en suelos de entornos tan diversos como la Antártida, Colorado y distintas regiones tropicales. Precisamente, esta distribución global ofreció a los investigadores la oportunidad de plantear una comparación fundamental: dado que el grupo está presente en múltiples geografías, queda averiguar si existen cepas específicas que hayan evolucionado de manera completamente independiente en el territorio antártico.
Los investigadores analizaron más de 100 cepas procedentes de suelos antárticos y cerca de 500 procedentes de otras partes del mundo. Entre los lugares utilizados para establecer comparaciones figuraron ambientes igualmente fríos o secos, como la meseta tibetana, Svalbard, en el Ártico, y el desierto de Atacama, en Chile.
La amplitud geográfica es importante porque evita una explicación demasiado sencilla. No bastaba con encontrar una bacteria en un punto remoto de la Antártida y no localizarla inmediatamente en una base de datos. Había que comprobar si realmente existía una diferencia biológica consistente frente a organismos procedentes de otros ecosistemas extremos.
Tras secuenciar los genomas de las cepas de Arthrobacter procedentes de la Antártida, los científicos compararon sus características genéticas con las de bacterias similares de suelos de todo el planeta, utilizando la información disponible en bases de datos públicas. El resultado de este análisis resultó especialmente llamativo: el 90% de las cepas antárticas analizadas no aparecía en ninguna de las muestras comparativas del resto del mundo.
Esto no significa que el 90% de todas las bacterias antárticas sean exclusivas del continente, ni que se haya demostrado que ningún microorganismo idéntico pueda existir fuera de la Antártida. La conclusión es mucho más precisa: dentro de las cepas de Arthrobacter estudiadas, una proporción muy elevada presentó una distribución compatible con el carácter endémico.
Posteriormente, los investigadores llevaron las bacterias al laboratorio y reprodujeron condiciones ambientales semejantes a las de la Antártida para evaluar su respuesta al frío y a la sequedad. Aunque las cepas antárticas tendieron a crecer más lentamente que las demás, demostraron una notable resistencia, lo que revela una diferencia fundamental: su adaptación no radica en un desarrollo rápido, sino en la capacidad de sobrevivir en entornos donde otros microorganismos difícilmente lo lograrían.
¿Por qué estas bacterias no aparecen en otros lugares?
Los microorganismos tienen una capacidad extraordinaria para dispersarse. Pueden ser transportados por corrientes atmosféricas, agua, animales o actividad humana. Por eso durante décadas ha tenido fuerza la hipótesis de que, a escala microscópica, la vida tiene fronteras mucho menos definidas que las especies animales y vegetales.
Pero la Antártida introduce una barrera adicional. No basta con llegar hasta ella: hay que conseguir establecerse. Una bacteria transportada desde otro continente puede alcanzar eventualmente un ambiente antártico, pero si no tolera la combinación de frío, aridez, escasez de nutrientes y ciclos extremos de congelación y descongelación, difícilmente podrá competir con microorganismos que llevan generaciones adaptándose a esas condiciones.
Con el paso del tiempo, las condiciones antárticas pueden favorecer determinadas características fisiológicas y genéticas. Las bacterias capaces de soportar periodos prolongados de estrés sobreviven y se reproducen, mientras que otras desaparecen. El resultado puede ser una comunidad microbiana progresivamente diferenciada.
La investigación también modifica la manera de entender la biodiversidad antártica. La imagen tradicional del continente como un ecosistema dominado por grandes animales es incompleta.
La biodiversidad puede encontrarse en una pequeña cantidad de suelo y en organismos imposibles de observar sin instrumentos. Algunas de las historias evolutivas más singulares de la Antártida podrían estar precisamente allí.
Byron Adams, profesor de Biología de la Universidad Brigham Young y coautor del trabajo, establece una comparación significativa: igual que los pingüinos tienen una historia biológica distintiva asociada a la Antártida, determinadas bacterias del grupo Arthrobacter parecen haber desarrollado también una trayectoria propia. @mundiario