El misterio de las profundidades del mar cambia nuestra comprensión de la vida

¿Cuán profundo podemos ir y todavía encontrar la vida en la Tierra? La microbióloga marina Karen Lloyd nos introduce en los microbios del subsuelo profundo: organismos diminutos que viven enterrados a metros de profundidad en el lodo del océano y que han estado en la Tierra desde mucho antes que los animales. Aprenda más sobre estos misteriosos microbios, que se niegan a crecer en el laboratorio y parecen tener una relación fundamentalmente diferente con el tiempo y la energía que nosotros.

Soy microbióloga oceanográfica
en la Universidad de Tennessee,

y quiero hablarles
sobre algunos microbios

que son tan extraños y maravillosos

que desafían nuestras suposiciones sobre
cómo es la vida en la Tierra.

Y tengo una pregunta.

Por favor, levanten la mano
si alguna vez pensaron que sería genial

ir al fondo del océano en un submarino.

Sí.

La mayoría de Uds.,
porque los océanos son geniales.

Ahora, por favor, levanten la mano

si la razón por la que levantaron la mano
para ir al fondo del océano

es porque les acercaría un poco

a ese fango emocionante
que está ahí abajo.

(Risas)

Nadie.

Soy la única en esta sala.

Pienso en esto todo el tiempo.

Paso la mayor parte
de mis horas de vigilia

tratando de determinar cuán de profundo
podemos entrar en la Tierra

y aún así encontrar algo,
cualquier cosa, que esté viva,

porque todavía no sabemos la respuesta
a esta pregunta muy básica

sobre la vida en la Tierra.

Y en la década de 1980 un científico
llamado John Parkes, en el Reino Unido,

estaba igualmente obsesionado,

y se le ocurrió una idea loca.

Él creía que había una biosfera
microbiana extensa, profunda y viva

debajo de todos los océanos del mundo

extendida sobre cientos de metros
en el lecho marino,

lo que es genial,

pero el único problema
es que nadie le creyó,

y la razón por la que nadie le creyó

es que los sedimentos oceánicos pueden
ser el lugar más aburrido de la Tierra.

(Risas)

No hay luz solar, no hay oxígeno,

y quizás lo peor de todo,

no ofrece entregas de alimentos frescos
durante literalmente millones de años.

No es necesario tener
un doctorado en biología

para saber que ese es
un mal lugar para buscar vida.

(Risas)

Pero en 2002 Steven D'Hondt
convenció a suficientes personas

que estaba en algo lo que le llevó
a recibir una expedición

en este buque de perforación,
llamado Resolución JOIDES.

Y lo dirigió junto con
Bo Barker Jørgensen de Dinamarca.

Y así finalmente pudieron obtener

buenas muestras prístinas
del subsuelo profundo,

algunos sin contaminación
de microbios de superficie.

Este barco de perforación puede perforar
miles de metros debajo del océano,

y el barro aparece en núcleos
secuenciales, uno después de otro,

núcleos largos, largos que se ven así.

Esto lo llevan científicos como yo,
que vamos en estos barcos,

y procesamos los núcleos en los barcos
y los enviamos a casa

a nuestros laboratorios caseros
para su posterior estudio.

Y cuando John y sus colegas

obtuvieron estas primeras muestras
prístinas de aguas profundas preciosas,

los colocaron bajo el microscopio,

y vieron imágenes
que se veían bastante así,

que en realidad las tomó
en una expedición más reciente

mi estudiante de doctorado,
Joy Buongiorno.

Puedes ver las cosas nebulosas
en el fondo.

Eso es barro. Eso es barro
del océano de aguas profundas,

y los puntos verdes brillantes teñidos
con el tinte verde fluorescente

son microbios reales y vivos.

Debo decirles algo realmente
trágico sobre los microbios.

Todos se ven iguales bajo un microscopio.

Quiero decir,
en una primera aproximación.

Puedes tomar los organismos
más fascinantes del mundo,

como un microbio
que literalmente respira uranio,

y otro que hace combustible para cohetes,

mezclarlos con algo
de barro del océano,

ponerlos bajo un microscopio,

y son solo pequeños puntos.

Es muy molesto.

No podemos usar su apariencia
para distinguirlos.

Tenemos que usar ADN,
como una huella dactilar,

para decir quién es quién.

Y les enseñaré
cómo hacerlo ahora mismo.

Inventé algunos datos y les mostraré
algunos datos que no son reales.

Esto es para ilustrar cómo se vería

si un grupo de especies no estuviera
relacionado entre sí en absoluto.

Y se puede ver cada especie

hay una lista de
combinaciones de A, G, C y T,

que son las cuatro subunidades del ADN,

algo aleatoriamente desordenado,
y nada se parece a nada más,

y estas especies no tienen
ninguna relación entre sí.

Pero así es como se ve el ADN real,

de un gen que comparten estas especies.

Todo se alinea casi a la perfección.

Las posibilidades de obtener
tantas de esas columnas verticales

donde cada especie tiene
una C o cada especie tiene una T,

por azar, son infinitesimales.

Sabemos que todas esas especies tenían
que haber tenido un ancestro común.

Todos son parientes el uno del otro.

Así que ahora les diré quiénes son.

Los dos arriba somos
nosotros y los chimpancés,

que ya sabían que estaban relacionados,
porque, quiero decir, obviamente.

(Risas)

Pero también estamos relacionados
con cosas que no se nos parecen,

como pinos y la giardiosis,
que es esa enfermedad gastrointestinal

se puede tener si no se filtra el agua
en una excursión.

También estamos relacionados con
bacterias E. coli y Clostridium difficile,

patógenos horribles y oportunistas
que matan a muchas personas.

Pero también hay buenos microbios,
como el Dehalococcoides ethenogenes,

que limpia nuestros desechos industriales.

Y, si tomo estas secuencias de ADN,

y luego uso las similitudes
y diferencias entre ellos,

para hacer un árbol genealógico
de todos nosotros

y para que se vea quién está
estrechamente relacionado,

es así como aparece.

Para que pueda ver claramente,
a simple vista,

que cosas como nosotros, la Giardia
lamblia, los conejos y los pinos

son todos, como, hermanos,

y las bacterias son
como nuestros primos antiguos.

Pero somos parientes de
todos los seres vivos en la Tierra.

Y en mi trabajo a diario,

produzco evidencia científica
contra la soledad existencial.

Y cuando obtuvimos
estas primeras secuencias de ADN,

desde el primer crucero de muestras
prístinas del subsuelo profundo,

queríamos saber dónde estaban.

Y lo primero que descubrimos
es que no eran extraterrestres,

porque podríamos hacer que su ADN se
alineara con todo lo demás en la Tierra.

Pero ahora vean a dónde
van en nuestro árbol de la vida.

Lo primero que notarán
es que hay muchos de ellos.

No era solo una pequeña especie

que logró vivir en este horrible lugar.

Es un montón de cosas.

Y lo segundo que notarán,

con suerte, es que no se parecen
a nada que hayamos visto antes.

Son tan diferentes el uno del otro

como son de todo lo que conocíamos antes

como somos nosotros de los pinos.

John Parkes estaba
completamente en lo correcto.

Él, y nosotros, habíamos descubierto
un completamente nuevo y muy diverso

ecosistema microbiano en la Tierra

que nadie sabía que existía
antes de los años ochenta.

Estábamos en una buena racha.

El siguiente paso fue cultivar esas
especies exóticas en una placa de Petri

para hacer experimentos reales con ellas

como se supone que
deben hacer los microbiólogos.

Pero con independencia
de lo que les dimos,

ellos se negaron a crecer

Incluso ahora, 15 años y
muchas expediciones más tarde,

ningún humano ha logrado hacer
crecer uno de estos microbios exóticos

del subsuelo profundo
en una placa de Petri.

Y no es por falta de intentos.

Eso puede sonar decepcionante,

pero en realidad lo encuentro estimulante,

porque significa que hay muchas
incógnitas incitantes en las que trabajar.

Mis colegas y yo tuvimos
lo que pensamos que era una gran idea.

Íbamos a leer sus genes
como un libro de recetas,

averiguar qué era lo que querían comer
y ponerlo en sus placas de Petri,

y luego ellos crecerían y serían felices.

Pero cuando miramos sus genes,

resulta que lo que querían comer era
la comida que ya les estábamos dando.

Y eso fue un total fracaso.

Había algo más que querían
en sus placas de Petri

que simplemente no les dábamos.

Así que combinando medidas
de muchos lugares diferentes

alrededor del mundo,

mis colegas en la Universidad
del Sur de California,

Doug LaRowe y Jan Amend,

lograron calcular que cada una de esas
células microbianas de aguas profundas

requiere solo de un zeptowatt de potencia,

y antes de que abran sus teléfonos,
un zeptowatt es de 10 a la menos 21,

porque sé que a mí me gustaría mirar eso.

Los humanos, por otro lado,

requieren alrededor
de 100 vatios de potencia.

Y 100 vatios es
básicamente si uno agarra una piña y

la deja a caer de la altura de la cintura
hasta el suelo 88 1632 veces por día.

Si lo hiciéramos y luego
lo conectáramos a una turbina,

eso crearía suficiente energía
para hacernos pasar un día.

Un zeptowatt, en términos similares,

es si se toma solo un grano de sal

y luego uno se imagina
una pequeña, pequeña pelota,

eso es una milésima
de la masa de ese grano de sal,

y luego lo dejas caer un nanómetro,

que es cien veces más pequeño
que la longitud de onda de la luz visible,

una vez al día.

Eso es todo lo que se necesita
para hacer que estos microbios vivan.

Eso es menos energía de lo que
pensamos sería capaz de soportar la vida,

pero de alguna manera,
increíblemente, bellamente,

es suficiente.

Si estos microbios
profundos subsuperficiales

tienen una relación muy diferente
con la energía de lo que creíamos,

se deduce que tendrán que tener

una relación diferente
con el tiempo también.

Porque cuando se vive
en tan pequeños gradientes de energía,

el crecimiento rápido es imposible.

Si estas cosas quisieran colonizar
nuestras gargantas y enfermarnos,

serian echados por estreptococos
de veloz crecimiento

antes de que pudieran
iniciar su división celular.

Y por eso nunca los encontramos
en nuestras gargantas.

Tal vez el hecho de que el
subsuelo profundo es tan aburrido

es realmente un activo
para estos microbios.

Nunca son arrastrados por una tormenta.

Nunca dejan de crecer
por las malas hierbas.

Todo lo que tienen que hacer es existir.

Tal vez esa cosa que nos faltaba
en nuestras placas de Petri

no era comida en absoluto.

Quizás no fue un químico.

Tal vez lo que realmente quieren,

el nutriente que quieren, es tiempo.

Pero el tiempo es lo único
que nunca podré darles.

Incluso si tengo un cultivo celular
que paso a mis estudiantes de doctorado,

quien se lo pasa a sus estudiantes
de doctorado, y así sucesivamente,

Tendríamos que hacer eso
durante miles de años

para imitar las condiciones
exactas del subsuelo profundo,

todo sin cultivar ningún contaminante.

Simplemente no es posible.

Pero de alguna manera ya los hemos
cultivado en nuestras placas de Petri.

Tal vez vieron toda la comida
que les ofrecimos y dijeron:

"Gracias, voy a acelerar tanto

que voy a hacer
una nueva célula el próximo siglo.

Uy.

(Risas)

Y, ¿por qué el resto de la biología
se mueve tan rápido?

¿Por qué una célula muere
después de un día?

y un humano muere
después de solo cien años?

Estos parecen límites
realmente arbitrariamente cortos

cuando se piensa en la cantidad total
de tiempo en el universo.

Pero estos no son límites arbitrarios.

Están dictados por una cosa simple,

y esa cosa es el sol

Una vez que la vida descubrió
cómo aprovechar la energía del sol

a través de la fotosíntesis,

todos tuvimos que acelerar
y lograr ciclos de día y de noche.

De esa manera, el Sol nos dio
a ambos una razón para ser rápidos

y el combustible para hacerlo.

Se puede ver la mayor parte de la vida
en la Tierra como un sistema circulatorio,

y el sol es nuestro corazón latente

Pero el subsuelo profundo
es como un sistema circulatorio

completamente desconectado del Sol

pero impulsado
por ritmos geológicos largos y lentos.

Actualmente no existe un límite teórico
sobre la vida útil de una sola célula.

Mientras haya al menos un pequeño
gradiente de energía para explotar,

teóricamente, una sola célula podría vivir

durante cientos de miles de años o más,

simplemente reemplazando
partes rotas con el tiempo.

Pedirle a un microbio que vive así
que crezca en nuestras placas de Petri

es pedirles que se adapten a muestra
forma de vida frenética,

centrada en el Sol, pero quizá ellos
tengan cosas mejores que hacer,

(Risas)

Imagínense si pudiéramos descubrir
cómo lograron hacer esto.

¿Y si involucra algunos compuestos
interesantes y ultraestables?

que podríamos usar
para aumentar la vida útil

en aplicaciones biomédicas o industriales?

O tal vez si descubrimos
el mecanismo que usan

para crecer tan
extraordinariamente lentos,

podríamos imitarlo
en las células cancerosas

y frenar la división celular incontrolada.

No lo sé.

Es decir, honestamente,
eso es toda especulación,

pero lo único que sé con certeza

es que hay cien billones de billones

de células microbianas vivientes

subyacentes a todos los océanos del mundo.

Eso es 200 veces más que la biomasa total
de humanos en este planeta.

Y esos microbios tienen
una relación fundamentalmente diferente

con el tiempo y la energía que nosotros.

Lo que parece un día para ellos

podría ser mil años para nosotros.

No les importa el Sol,

y no les importa crecer rápido,

y probablemente no les importa
un comino mi placa de Petri...

(Risas)

pero si podemos continuar encontrando
maneras creativas de estudiarlos,

tal vez finalmente descubramos cómo
es la vida, toda la vida en la Tierra.

Gracias.

(Aplausos)