El deshielo provocado por el calentamiento global ocasiona una pérdida de biodiversidad en la comunidad de bacterias

¡Salven a las ballenas! ¡Salven a los osos pandas! A los tigres, gorilas, elefantes, rinocerontes, pangolines, orangutanes. La lista podría seguir por párrafos y párrafos. Es que los mamíferos, nuestros compañeros más cercanos en las ramas del árbol de la vida, parecen lograr que nuestros sentimientos de empatía hacia el resto de los seres vivos nos ayuden a reaccionar contra una de las tragedias contemporáneas más alarmantes: la acelerada tasa de pérdida de biodiversidad producto de nuestra avasalladora forma de habitar el planeta.

Ya cuando hablamos de aves, las cosas cambian un poco, y a pesar de que muchas son coloridas o nos fascinan con su canto y son otro resultado maravilloso de millones de años de evolución, hay algo de esa conexión que establecemos con los mamíferos que se pierde al mirar a los ojos a estos dinosaurios emplumados de nuestra era. Salvo por alguna tortuga carismática, es muy improbable encontrar grandes manifestaciones que propongan salvar a los reptiles, anfibios o a los más lejanos parientes peces. Nos encontramos, sí, con quienes nos alertan sobre cómo, en algunas zonas del planeta, la declinación de los anfibios es más acelerada que la de otros vertebrados. O con biólogos y biólogas que estudian determinadas especies y que nos brindan cataratas de información sobre el sombrío panorama que les espera a distintos animales de aire, mar y tierra.

Si seguimos bajando en tamaño y antigüedad de las formas de vida, los panfletarios “salven a” brillan por su ausencia. Los insectos y arácnidos son demasiado pequeños y distintos a nosotros. Sabemos que se llevan la peor parte, por ejemplo, como consecuencia del uso de agroquímicos. Pero hablamos de ellos a lo sumo como un grupo (salvo de las abejas, que, como dicen los expertos Karina Antúnez y Ciro Invernizzi, son los insectos que tienen quién los defienda, dado que los usamos para generar riqueza). Las lombrices, gusanos y moluscos terrestres son prácticamente parias en el mundo de recaudar fondos para proteger y estudiar la biodiversidad.

Las plantas tampoco viven este tema con comodidad. Si bien se podrá hablar de proteger los bosques nativos, de hacer esfuerzos para evitar la deforestación, de que las plantas y bosques son los pulmones del mundo, ya cuando hablamos de pastizales o hierbas sin flores, frutos ni sombra protectora, vuelve la tan humana indiferencia. Y aun cuando haya árboles emblemáticos, estoy dispuesto a pagarle una suculenta suma de dinero a quien aporte pruebas de haberse cruzado por la calle con alguien que lleve una remera estampada que diga “Salven a la coronilla” o “Salven al quebracho” (las pruebas para hacerse con el pago deben estar fechadas antes de la publicación de esta nota). Y aun así hay a quienes les va peor.

Sin que podamos verlos, y por eso los llamamos microorganismos, las bacterias, algunos hongos y protozooarios se sorprenderían si alguien pensara detenidamente en ellos al hablar de la pérdida de biodiversidad en esta era que llamamos Antropoceno, en honor a los desbarajustes ecosistémicos globales que estamos ocasionando. Es cierto, puede que las bacterias no sean tan carismáticas como un oso panda rechoncho o un majestuoso tigre de Bengala. Pero la alteración de las comunidades de bacterias, que son las encargadas de reciclar la materia del planeta ‒haciéndola disponible para otros seres vivos‒ y de regular los flujos de energía, puede producir cambios más atroces que la desaparición de una especie de oso que tiene la libido por el piso.

Es poco probable que alguien se tope con manifestantes que lleven pancartas que digan “Salven a las bacterias”. Pero el trabajo recientemente publicado en la revista Science of the Total Environment por investigadores de nuestro país, con muestras obtenidas en un lago cercano a la Base Científica Antártica Artigas, podría hacernos cambiar de parecer. Porque haciendo ciencia antártica de calidad, los investigadores encontraron evidencia de cómo el calentamiento global está produciendo cambios concretos hoy ‒y no en un lejano 2030 o 2100‒ en la vida en el planeta. Puede que no nos haga moquear como la imagen de un oso polar raquítico, pero la línea de investigación abierta nos aporta evidencia sumamente valiosa y terrenal para ese tan repetido y manoseado concepto de cambio climático que sería mejor que llamáramos por su nombre original: calentamiento global.

La publicación

Con el título “El retiro secular de un glaciar aumenta la sedimentación y eutrofización en un lago periglaciar subantártico: un caso de estudio del lago Uruguay”, el paleolimnólogo Felipe García-Rodríguez, del Departamento de Geociencias del Centro Universitario Regional Este (CURE) de la Universidad de la República y del Instituto de Oceanografía de la Universidad Federal de Río Grande, Brasil; la microbióloga Claudia Piccini, del Departamento de Microbiología del Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE); el químico ambiental Daniel Carrizo, del Centro de Astrobiología de Madrid, España, y otros colegas comunican los resultados de lo que originalmente pretendía ser una aproximación a la historia del lago y su relación con el glaciar Collins.

La Base Científica Antártica Artigas se encuentra en la península de Fildes, en la isla Rey Jorge. Allí la temperatura media anual es de -2,1°C, alcanzando en el verano unos pocos más benevolentes 2º o 3°C y en invierno una media de -7°C. La poca vegetación que hay está compuesta por líquenes y musgos y por sólo dos especies de plantas vasvulares autóctonas (el pasto Deschampsia antarctica y la única planta que da flor, el clavel antártico Colobanthus quitensis). Próximo a la base se encuentra el lago Uruguay, perisférico al glaciar Collins, motivo por el cual se lo denomina un lago periglaciar.

En la publicación dejan constancia de que estos lagos periglaciares de la región subantártica representan “un excelente caso de estudio para demostrar el efecto de la retracción de los glaciares en el desarrollo histórico de tales sistemas acuáticos”. La limnología estudia los ecosistemas de agua dulce, en especial de los lagos. Si a ello le agregamos la perspectiva temporal, es decir de mirar el pasado, entonces es evidente que a la hora de estudiar cómo la retirada y el avance del glaciar Collins afecta al lago Uruguay es ideal recurrir a la paleolimnología (paleo es un prefijo griego que significa justamente antiguo), disciplina en la que Felipe García-Rodríguez se ha especializado.

Para ello, en febrero de 2018 García-Rodríguez, Piccini y otros colegas fueron a la Antártida. Con el auxilio de los buzos Óscar y Rodrigo del Grubu (del Grupo de Buceo y Salvamento de la Armada), que pese a usar trajes térmicos y estar en pleno verano antártico, salían de color violeta intenso tras sumergirse en las gélidas aguas por unos pocos minutos, extrajeron un testigo de sedimento de 90 centímetros.

Aplicaron entonces a ese testigo distintas técnicas para reconstruir la historia del lago. Por un lado, realizaron en Alemania el escaneado con fluorescencia de rayos X de los sedimentos para obtener información “paleoambiental rápida, no invasiva, de ultra alta resolución”, que permite inferir, por ejemplo, cambios en la “meteorización física y química”, la “ocurrencia de eventos de sequía, erosión y aumentos de entrada de materia”, condiciones de reducción y oxidación y otras variables. También procedieron a la detección de biomarcadores de lípidos y de relaciones isotópicas de distintos elementos, como el carbono, que son indicadores de la actividad biológica histórica de esos depósitos sedimentarios acumulados en el lago, área en la que se especializa Daniel Carrizo. Además, recuperaron y secuenciaron ADN antiguo presente en los sedimentos obtenidos como forma de “reconstruir condiciones ambientales locales e históricas”. A Clauda Piccini, especialista en ecología microbiana, le resultaba particularmente interesante recuperar ADN de las bacterias, no sólo porque en las condiciones extremas de la Antártida son los organismos que más abundan, sino porque además “responden rápidamente a los cambios ambientales”.

Al estudiar los resultados de sus distintos análisis para reconstruir la historia del lago Uruguay, dieron con algo que les llamó la atención. Primero vieron que desde la década de 1980, el lago había aumentado su cantidad de materia orgánica, lo que dio lugar a un proceso de eutrofización. También que el retiro del glaciar Collins se aceleró desde esa época.

Y de repente, evidencia sobre uno de los temas científicos más importantes del siglo les dio una bofetada. En el artículo publicado señalan: “Durante esta recesión periglacial y el proceso de eutrofización asociado, detectamos una sorpresiva pérdida tanto en la riqueza específica como de la diversidad de bacterias”. Es así que se animan a postular que “el escenario de calentamiento antártico que conduce a la retracción de los glaciares parece tener consecuencias en el deterioro de la red microbiana subantártica”. Bingo. Muestreando un lago cercano a la base, se vieron sumergidos en la investigación sobre el calentamiento global. Concluyen el artículo diciendo que detectaron, de manera preliminar, “una pérdida microbiana tanto en la biodiversidad como en la riqueza durante esta tendencia de eutrofización. Un impacto tan negativo en la red trófica microbiana parece representar una señal de advertencia temprana de que los lagos subantárticos pueden estar comenzando a perder sus condiciones funcionales prístinas”.

Un joven con historia

“El lago Uruguay es importante y emblemático porque es el lago que le da agua a la base científica uruguaya. Por lo tanto, tenemos que estudiarlo y conservarlo lo más posible, y por eso hicimos este estudio”, dice García-Rodríguez desde Brasil. Tras la investigación realizada, señala también que “el lago Uruguay ya existía de antes, pero así como lo conocemos hoy se formó poco antes del 1900, tiene algo así como 150 años”. Pero por joven que sea ‒el Gardel lacustre diría que 150 años no son nada‒ no es que el lago Uruguay no tenga cosas para contar.

“En la Antártida, entre el comienzo de la década de 1980 y hasta el 2000, hubo una anomalía climática donde el continente fue mucho más cálido. Previo a la década de 1980 era frío, y en el siglo XXI se enfrió de vuelta. En ese marco de variabilidad climática y cambios del glaciar es que encontramos un aumento de la eutrofización y una pérdida de la biodiversidad bacteriana”, cuenta García-Rodríguez. Sobre la eutrofización, señala que “no se trata de un proceso de eutrofización extremo, como por ejemplo el que puede haber ocurrido en el lago del Parque Rodó, donde hay una floración de cianobacterias casi constante”, sino que en este caso es un proceso natural mucho más leve, que se evidencia en el aumento de la cantidad de carbono orgánico en los sedimentos del lago.

“Es un proceso de eutrofización natural, es decir, sin aporte de nutrientes de origen antrópico, sino que se da por la retracción del glaciar”, dice García-Rodríguez. Pero “la eutrofización está causada por un impacto del calentamiento global. Es un proceso natural, pero que refleja impactos antrópicos no locales, sino de larga distancia”, agrega. Para no preocuparnos, aclara que la del lago “no es una situación alarmante, ya que la escala a la que se da esa eutrofización es muy baja, sigue siendo un lago oligotrófico. Pero sí hay eutrofización. Y lo que sí mostramos es que ese proceso de retracción del glaciar tiene ese efecto en el lago”. Bien, el lago Uruguay no está verde fluorescente como los embalses del río Negro, y el Instituto Antártico Uruguayo no tiene que salir disparado a buscar otra fuente de agua potable para abastecer a la Base Científica Artigas. Pero eso no quiere decir que allí se acaben las preocupaciones.

“En la base, en los sedimentos más antiguos previos a ese calentamiento, el sistema estaba dominado por un conjunto de bacterias típicas de ambientes polares, pero después, cuando empieza esa retracción glaciar, hay un reemplazo de determinadas bacterias, hay una pérdida de la biodiversidad, una baja en la cantidad de especies; pero algunas de las bacterias que colonizan el lago son especies que se encuentran también en el continente”, relata, aunque aclara que, sobre bacterias, es mejor hablar con Piccini.

Bacterias amenazadas

“Lo que más nos hizo confiar en el resultado fue que la cantidad de ADN y la riqueza de especies de bacterias que encontramos en capas más antiguas era mayor que la que encontramos en capas más modernas, más actuales, lo que nos dio la idea de que la técnica de recuperación de ADN fue confiable, que no hubo problemas”, dice conforme con el trabajo Piccini. Con toda lógica: cuanto más antiguo un ADN, más difícil es recuperarlo.

“Felipe hizo el análisis paleolimnológico y vio que había sedimentos donde había indicios de eutrofización, lo que fue respaldado por indicios de Carrizo y su estudio de moléculas orgánicas. Cuando miré las bacterias, encontramos que cuando se daban esos pulsos de aumento de la eutrofización, había una disminución en la abundancia de determinadas bacterias”, recapitula Piccini. “Algunos grupos casi que desaparecen, mientras que otros aumentan su abundancia relativa. Cuando hay un mayor ingreso de un tipo de materia orgánica, lo que ocurre es que las bacterias que tienen las enzimas para procesar esa materia orgánica van a aumentar porque se ven favorecidas por esa entrada de ‘alimento’. Entonces se dan los cambios en la estructura de la comunidad: disminuye la riqueza, es decir que tenés menos cantidad de especies, y hay un grupo que es el que domina, el que está aprovechando esas condiciones ambientales”, explica.

“Eso es más o menos lo que nosotros observamos. Sin embargo, analizamos pocas muestras, y ahora vamos a hacer un secuenciado masivo para tener mejor resolución y poder inferir la naturaleza exacta de los cambios microbianos”, dice la investigadora. Y no es que hayan secuenciado pocas muestras por perezosos: la extracción, amplificación y secuenciación de ADN tiene un costo, y los investigadores contaban con apenas 1.000 dólares para ese rubro, lo que les alcanzó para los cinco secuenciados que hicieron. “Le sacamos todo el jugo que pudimos a los 1.000 dólares que teníamos”, ríe Piccini.

Le pregunto si los cambios observados en las comunidades de bacterias podrían afectar el funcionamiento del lago. “Esa es la gran pregunta”, responde Piccini. Pero hay un problema. “Cuando se analiza el ADN, uno trata de buscar las secuencias más parecidas presentes en las bases de datos para ver a qué especie o a qué grupo corresponden. Pero en el caso de estas bacterias, como pertenecen a un lugar con condiciones extremas y estos han sido poco explorados, es difícil encontrar demasiadas correspondencias”, confiesa la investigadora, aclarando que con suerte en algunas pudieron determinar la familia, y en otras filos candidatos. “Son filos que se están descubriendo en los últimos años, a medida que aumenta la capacidad de secuenciación, y que hay drones y un montón de tecnología que permite ingresar a ambientes a los que antes no llegábamos. Entonces empezaron a aparecer secuencias de organismos que no eran conocidos. Aparecieron nuevos filos ‘candidatos’, y muchas de estas bacterias del lago Uruguay tenían similitud con bacterias que se han encontrado en el Ártico o en suelos volcánicos, pero que todavía ni se cultivaron ni se conoce su genoma. Son bacterias que recién se están empezando a conocer”. Se trata de bacterias nuevas para la ciencia que no se han logrado cultivar en laboratorio, por lo que aún no se sabe mucho sobre su metabolismo.

“La hipótesis es que hay una pérdida de la funcionalidad del sistema. El sistema está perdiendo la función polar y está tomando una funcionalidad diferente, que no es la que podríamos llamar ‘prístina’”, dice Felipe. Para entender estos cambios ocasionados por el aceleramiento del deshielo y un mayor aporte de materia orgánica al lago, el investigador compara el fenómeno con lo que pasa con las bacterias en nuestras tripas: “Si en tu aparato digestivo cambia la funcionalidad de la bacterias, por ejemplo, podés tener una diarrea. Cuando cambia la funcionalidad, cambia todo el metabolismo. Y aquí lo que vemos, como consecuencia del calentamiento global, es que hay un cambio de las comunidades, por lo que podría haber una pérdida de la funcionalidad”. Siguiendo con su analogía, si el planeta fuera un ser humano y las bacterias del lago Uruguay fueran las bacterias del aparato digestivo, este cambio podría estar alertándonos de la diarrea que se nos viene.

El azar y el esfuerzo consciente

En artículo no lo dice, porque no es así como funcionan las comunicaciones científicas. Pero leyendo entre líneas da la sensación de que lo que observaron sobre la diversidad y riqueza de las bacterias fue un hallazgo inesperado que los dirigió hacia el tema del calentamiento global. García-Rodríguez confirma el pálpito: “Este es el típico caso de cuando la suerte te agarra laburando”.

“No esperábamos obtener estos resultados. Hicimos la secuenciación de ADN sabiendo que las bacterias son dominantes, pero no estábamos esperando encontrar una pérdida de biodiversidad. Eso fue un hallazgo fortuito”, continúa García-Rodríguez, dejando en evidencia que en la ciencia muchas veces las preguntas se formulan al andar. “Cuando analizamos la información nos dimos cuenta de que habíamos encontrado algo relevante. Por eso en el trabajo lo presentamos como un hallazgo eliminar”, amplía.

Con estos datos e hipótesis a la vista, ahora García-Rodríguez, Picicini y Carrizo van por más. E incluso recurren al apoyo de otro investigador uruguayo, el limnólogo Ruben Sommaruga, que trabaja en la Universidad de Innsbruck, en Austria. En octubre García-Rodríguez vendrá a nuestro país, donde el grupo comenzará a trabajar en otra muestra testigo de sedimentos que tienen guardada en el IIBCE. Gracias a dinero que gestionó Sommaruga, podrán realizar unas 100 secuenciaciones de ADN en lugar de las cinco que lograron costear para esta investigación. “Vamos a hacer una secuenciación masiva de ADN, una medición masiva de toda la materia orgánica, y a eso le vamos a agregar la dinámica glaciar”, adelanta entusiasmado García-Rodríguez. “Al tener esa alta resolución esperamos poder detectar un poco más los cambios en las comunidades de bacterias. Tal vez entonces podamos aplicar a un fondo que nos dé más dinero para hacer estudios de metageonómica y ver para qué codifican los genes de las bacterias allí presentes. Tal vez entonces podamos contestar qué funciones se afectan con esta pérdida de biodiversidad, porque esa es la gran pregunta”, apuntala Piccini.

“El publicado ahora es un hallazgo preliminar que genera más preguntas que respuestas”, resume García-Rodríguez. Pero a la suerte hay que ayudarla, y estos investigadores ya tienen varios proyectos para tratar de entender lo que pasa con el deshielo, el calentamiento global y la pérdida de biodiversidad bacteriana. “Lo que hicimos fue un estudio de caso para el lago Uruguay, pero lo que vimos probablemente sea extrapolable a otros lagos. En las próximas campañas antárticas que hagamos, vamos a tomar más muestras en lagos periglaciares para tener un panorama geográfico de lo que pasa en la península”, dice con expectativa.

Y entonces volvemos al principio. Cuando uno habla del cambio climático que afecta a la biodiversidad, pocos piensan en cómo eso afecta a las comunidades de bacterias. Osos pandas, osos polares, tigres, rinocerontes. Salven a las ballenas. Y si bien tenemos que respetar a todas las formas de vida, no sólo por razones éticas sino porque estamos insertos en una compleja red de interdependencia, hay nudos de esa red que se ven más que otros. “Las bacterias son las grandes olvidadas. Pero el problema es que las bacterias son las que regulan todo lo que pasa. Si desaparece un grupo de bacterias que cumple una función importante en un ecosistema, puede ser desastroso, porque las que regulan los flujos de energía y de materia son ellas”, dice Piccini. Salven a las bacterias. Tal vez aún estemos a tiempo.

Artículo: “Centennial glacier retreat increases sedimentation and eutrophication in Subantarctic periglacial lakes: A study case of Lake Uruguay”
Publicación: Science of the Total Environment (agosto de 2020)
Autores: Felipe García-Rodríguez, Claudia Piccini, Daniel Carrizo, L Sánchez-García, L Pérez, C Crisci, A Oaquim, H Evangelista, A Soutullo, G Azcune, S Lüning.