Detección de biomarcadores y rutas metabólocas en los sedimentos de lagos glaciares andinos y su aplicación a la exploración planetaria

En el presente estudio, liderado por investigadores del Centro de Astrobiología (CAB/CSIC-INTA), se analizan sedimentos de lagos glaciares andinos para caracterizar la evolución de los sistemas biológicos presentes y desentrañar los efectos a largo plazo de los procesos de cambio climático y su aplicación a la exploración planetaria de entornos análogos como Marte o Titán.

Los lagos glaciares oligotróficos -lagos con escasa actividad biológica debido a la escasez de nutrientes- adquieren una gran importancia astrobiológica puesto que se pueden estudiar los efectos del cambio climático en los sistemas biológicos presentes y también representan bancos de prueba para la exploración planetaria de entornos análogos. Comprender la evolución de estos lagos requiere el conocimiento de sus características geoquímicas y geomicrobiológicas.

El presente estudio, publicado recientemente en la revista Astrobiology y liderado por el investigador del Centro de Astrobiología Víctor Parro, tiene por objetivo la identificación de biomarcadores microbianos y rutas metabólicas que permitan caracterizar las etapas de la historia evolutiva de los lagos glaciares andinos, con la idea de que estos marcadores sirvan como indicadores de microescala en estudios a largo plazo de los procesos de cambio climático, y también para estudios de entornos planetarios análogos. En concreto, los autores, entre los que se encuentra otra investigadora del CAB, Mercedes Moreno-Paz, investigaron marcadores microbianos en sedimentos poco profundos de dos lagos de la región metropolitana chilena, la Laguna Negra y Lo Encañado.

Para ello se ha utilizado el instrumento SOLID* (Signs Of Life Detector - Detector de signos de vida), desarrollado en el CAB y que cuenta con el LDChip (Life Detector Chip - Chip detector de vida) para realizar inmunoensayos, es decir, se utilizan anticuerpos para detectar elementos biológicos presentes en las muestras. Los análisis revelaron la presencia de bacterias sulfato-reductoras (BSR), de arqueas metanógenas (productoras de metano) y de exoplímeros (EPS) de gammaproteobacterias (secreciones de microorganismos que forman biopelículas en diversas superficies). La secuenciación posterior de las muestras de campo confirmó los resultados de los inmunoensayos y revelaron la presencia de proteobacterias de tipo alfa, beta, delta y gamma; así como de cianobacterias y arqueas metanógenas. Estos resultados indican una rica variedad microbiana a lo largo de la costa y en los sedimentos poco profundos de estos lagos.

Los procesos de desglaciación del pasado podrían dar cuanta de las entradas de sulfatos procedentes de los terrenos volcánicos circundantes y los biomarcadores y rutas metabólicas detectadas podrían reflejar la evolución natural de los sedimentos del lago a lo largo de la desglaciación. Este proceso de deposición de sedimentos por la acción del agua observado en la Tierra podría darse de modo similar en otros lagos planetarios como los de Titán, la luna de Saturno, donde podrían existir también procesos de deposición acuosa en "mares" de hidrocarburos.

El descubrimiento de biomarcadores en estos lagos andinos, en entornos donde el nivel de radiación ultravioleta (UV) es muy alto, ayuda también a entender la capacidad adaptativa de la vida microbiana presente y sirve como pista para la búsqueda de vida fuera de la Tierra en lugares donde la radiación ultravioleta también sea extremadamente alta, como por ejemplo, Marte, y donde vida microbiana resistente a esas condiciones podría estar presente.

Este estudio demuestra, además, que las técnicas basadas en inmunodetección, como es el casi del LDChip, para la detección de biomarcadores, son herramientas eficaces en este tipo de investigaciones. El siguiente paso en esta investigación es continuar estudiando la actividad geoquímica y microbiológica en las columnas de agua de estos lagos a diferentes profundidades y analizar muestras de sedimentos más profundos.


*SOLID se está desarrollando en el Centro de Astrobiología y es un instrumentos basado en los microarrays de anticuerpos, diseñado y construido para la detección e identificación de compuestos bioquímicos mediante el análisis in situ de muestras de suelo y líquidos. De cara a su preparación para la exploración planetaria, es imprescindible testar y validar tanto a SOLID como a su LDChip en ambientes análogos terrestres de otros ambientes planetarios. Tanto el desarrollo como os trabajos de validación de ambos componentes son parte de los objetivos del proyecto 'Detección de biomoléculas en exploración planetaria", subvencionado por el MINECO.



Figura: imagen del lago La Laguna Negra, en los Andes.

 

Fuente: UCC-CAB

 

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