La vinculación de proxies climáticos fósiles con bacterias vivas ayuda a las predicciones climáticas

Los microbios tienen pieles que reaccionan al medio ambiente, de la misma manera que nuestra piel suda cuando hace calor o tiembla cuando hace frío afuera. Las pieles microbianas fosilizadas pueden darnos una idea de cómo era el clima en el pasado geológico profundo. Al descubrir el «eslabón perdido» entre esas pieles fósiles y las pieles de bacterias vivas, Diana Sahonero, microbióloga del Instituto Real de Investigación Marina de los Países Bajos (NIOZ), ha mejorado enormemente la precisión de las reconstrucciones y predicciones climáticas.

Las pieles microbianas están hechas de lípidos (moléculas grasas) que pueden conservarse como fósiles que nos cuentan historias sobre cómo vivían estos microbios en el pasado. «Algunos lípidos microbianos se usan ampliamente para reconstruir climas pasados. Siempre han estado rodeados de misterio, ya que no sabíamos qué microbios los producían y en qué condiciones. Esta falta de información limita el poder predictivo de estas moléculas para reconstruir ambientes pasados. condiciones», dice Sahonero.

Ahora, su estudio muestra qué bacterias producen estos lípidos y también cómo han desarrollado su piel lipídica para adaptarse a los cambios ambientales, otro paso hacia la reconstrucción y predicción del cambio climático con más detalle.

Reconstrucciones climáticas

Los lípidos, los bloques de construcción moleculares de la membrana celular, son únicos para cada especie microbiana. «Funciona igual que las huellas dactilares, se pueden usar para identificar restos microbianos», dice Laura Villanueva, profesora asociada de la Facultad de Geociencias de la Universidad de Utrecht y científica principal de NIOZ.

Los lípidos de microbios antiguos se pueden encontrar en sedimentos antiguos. Una vez que estas moléculas del pasado se separan, identifican y relacionan con los grupos de bacterias que viven actualmente, los lípidos pueden funcionar como ‘biomarcadores’. Estos marcadores pueden informarnos sobre las condiciones atmosféricas y oceánicas de la tierra antigua, porque sabemos por los parientes vivos de los microbios cómo interactúan con su entorno.

¿Quién hizo estas moléculas y cómo?

Durante mucho tiempo, no estuvo claro con precisión qué bacterias producían estos lípidos específicos, llamados glicerol dialquil glicerol tetraéteres ramificados (GDGT). Este tipo de lípidos se utilizan a menudo en reconstrucciones climáticas. Diana y sus colegas finalmente descubrieron las bacterias que forman estos lípidos. Y también cómo estas bacterias realmente producen los lípidos.

«Era como buscar una aguja en un pajar», dice Sahoreno. «Desde el principio, sabíamos que teníamos que responder a esta pregunta con un enfoque masivo. Necesitábamos investigar más de 1850 proteínas para identificar los microbios que fabrican estas moléculas lipídicas».

Una vez que los investigadores saben qué bacterias vivas actualmente producen estas moléculas de lípidos, pueden usarse para hacer reconstrucciones climáticas más precisas. Los investigadores pueden medir las interacciones de estas bacterias vivas con el agua de mar o la atmósfera que las rodea. Esta información conduce a ‘proxies’, claves para correlacionar los detalles de las moléculas de lípidos (abundancia, por ejemplo) con los valores del medio ambiente. Este es un paso importante en la reconstrucción de las condiciones ambientales y climáticas pasadas, con base en muestras de sedimentos antiguos.

Evolución temprana de la vida

«Nuestro estudio indica que hay muchas especies de bacterias que viven actualmente que pueden producir este tipo de lípidos de membrana. Además, encontramos que esas bacterias están limitadas a ambientes donde el oxígeno está ausente», dice Sahonero.

«Este estudio sobre los lípidos de las bacterias similares a las arqueas muestra cómo este grupo de microbios que los produce evolucionó su membrana lipídica hace miles de millones de años. Es fantástico echar un vistazo a esta parte de la historia de la vida. Era principalmente un misterio hasta ahora. «

¿Qué sigue?

El trabajo de Sahonero y sus colegas aún continúa. «Ahora sabemos qué bacterias forman estos bloques de construcción moleculares y entendemos cómo lo hacen. A continuación, debemos averiguar cómo la producción de estas moléculas depende de factores ambientales como la temperatura del agua o el pH», dice Villanueva. «Entonces, los (paleo)climatólogos pueden usar el proxy basado en estos lípidos bacterianos con más confianza. Esto les brinda nuevas posibilidades para reconstruir y predecir el cambio climático con más detalle».

La investigación fue publicada en Avances de la ciencia.