Un microbio terrestre crece en un ensayo que imita el océano de Encélado

Un microorganismo terrestre creció en una mezcla preparada en el laboratorio para reproducir la química del océano de Encélado, la luna helada de Saturno. El organismo no había crecido en un medio de laboratorio sometido a una alcalinidad igualmente elevada. El contraste, presentado el 25 de septiembre en Science Advances, muestra que esa combinación de ingredientes puede sostener un metabolismo conocido en condiciones antes consideradas excesivas para el organismo.

Bajo la corteza helada de Encélado hay un océano salado en contacto con un núcleo rocoso. Las reacciones entre el agua y la roca pueden liberar hidrógeno, una posible fuente de energía para microorganismos que producen metano. Como Cassini encontró sales, compuestos orgánicos e indicios de actividad hidrotermal en el material expulsado por la luna, los investigadores pueden usar esas pistas para reconstruir en el laboratorio la química probable del océano.

En el experimento, realizado por investigadores de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, con Vanessa Helmbrecht entre los autores, se combinaron agua, sales, carbonatos y roca pulverizada para reproducir condiciones alcalinas y reacciones entre agua y roca que generan hidrógeno. Los investigadores introdujeron Methanothermococcus okinawensis, una arquea: un microorganismo sin núcleo celular, aislado originalmente cerca de fuentes hidrotermales de la depresión de Okinawa, entre Japón y Taiwán. Su metabolismo utiliza hidrógeno y dióxido de carbono, produce metano y obtiene energía de ese proceso, sin depender de la luz.

La escasa disponibilidad de dióxido de carbono constituía un obstáculo, porque el organismo necesita ese compuesto tanto para su metabolismo energético como para obtener carbono con el que formar materia celular. Según la descripción del experimento divulgada por la Universidad Libre de Berlín, no creció en el medio de laboratorio con pH elevado y poco dióxido de carbono disuelto. En la mezcla que imitaba Encélado, en cambio, creció hasta un pH de 11, una condición fuertemente alcalina, y produjo metano usando el hidrógeno generado por las reacciones entre agua y roca. El crecimiento se produjo durante ensayos que duraron días; el resultado fue más allá de la mera supervivencia de las células.

El análisis de la expresión de los genes reveló una respuesta a la escasez de dióxido de carbono disuelto. Aunque la mezcla contenía una concentración elevada de carbono inorgánico disuelto, solo una pequeña cantidad estaba disponible en forma de dióxido de carbono. En las células que crecían aumentó la expresión de una vía de fijación: una secuencia de reacciones que incorpora el carbono de ese compuesto a la materia orgánica. Esa respuesta permitió aprovechar el dióxido de carbono incluso en concentraciones extremadamente bajas. El estudio vincula así el crecimiento observado con el uso eficiente de ese compuesto y con la energía suministrada por las reacciones entre minerales y agua. La demostración se limita a las condiciones reproducidas y a los días de los ensayos; no se puso a prueba el mantenimiento del crecimiento o del metabolismo del organismo durante escalas de tiempo geológicas.