En Sudáfrica, científicos encontraron bacterias que obtienen energía mediante reacciones químicas impulsadas por la radiación natural de las rocas. El descubrimiento abre nuevas posibilidades para investigar vida bajo la superficie de otros planetas.
A 2.800 metros de profundidad, dentro de la mina de oro Mponeng, en Sudáfrica, un grupo internacional de científicos descubrió microorganismos capaces de sobrevivir sin luz solar y prácticamente aislados de los ecosistemas superficiales. El hallazgo, documentado en investigaciones publicadas en 2006 y 2008, reveló que determinadas bacterias pueden obtener energía de reacciones químicas impulsadas por la radiactividad natural presente en las rocas, un mecanismo que modificó la comprensión de los límites de la vida terrestre.
La investigación se desarrolló en aguas subterráneas atrapadas en fracturas de rocas antiguas, donde las temperaturas elevadas, la ausencia de luz y la escasez de nutrientes generan condiciones extremadamente difíciles para la mayoría de los organismos conocidos.
Entre los microorganismos identificados destaca Candidatus Desulforudis audaxviator, una bacteria cuyo metabolismo puede funcionar sin depender directamente de la fotosíntesis que sostiene gran parte de la vida en la superficie terrestre.
El descubrimiento también despertó interés en la NASA, debido a sus implicaciones para la búsqueda de posibles ecosistemas ocultos bajo la superficie de Marte y otros cuerpos del sistema solar.
El hallazgo ocurrió en una de las minas más profundas del mundo
Mponeng se encuentra en la cuenca minera de Witwatersrand, cerca de Johannesburgo, una región conocida por sus importantes yacimientos de oro.
Sus instalaciones subterráneas alcanzan profundidades extraordinarias, donde las temperaturas naturales de la roca representan uno de los mayores desafíos para la actividad minera.
Durante investigaciones realizadas a comienzos de la década de 2000, científicos accedieron a aguas que circulaban por fracturas geológicas situadas aproximadamente a 2,8 kilómetros bajo la superficie.
Estos fluidos permanecían en contacto con rocas antiguas, en un ambiente aislado de la luz solar y con intercambios limitados con los sistemas superficiales.
Las mediciones de una de las fracturas estudiadas registraron agua a aproximadamente 52 °C, mientras que las condiciones térmicas de sectores profundos de la mina pueden superar los 60 °C.
En lugar de encontrar un ambiente completamente estéril, los investigadores identificaron comunidades bacterianas adaptadas a estas condiciones.
Los primeros resultados relevantes fueron publicados el 20 de octubre de 2006 en la revista científica Science, mediante una investigación encabezada por Li-Hung Lin y colaboradores.
El estudio combinó análisis geoquímicos, microbiológicos y moleculares para comprender cómo podían mantenerse organismos vivos en un ambiente aparentemente desconectado de las fuentes habituales de energía biológica.
Las bacterias aprovechan la radiactividad natural de las rocas
La explicación del fenómeno está relacionada con un proceso conocido como radiólisis del agua.
En las profundidades terrestres existen elementos radiactivos naturales, como el uranio, el torio y algunos de sus productos de desintegración.
La radiación liberada durante esos procesos puede interactuar con las moléculas de agua y provocar su descomposición química.
Entre los productos generados se encuentran el hidrógeno molecular y sustancias oxidantes, que pueden participar en nuevas reacciones con los minerales presentes en las rocas.
Uno de los resultados de estas transformaciones es la disponibilidad de compuestos de azufre, como el sulfato.
Determinadas bacterias pueden utilizar el hidrógeno como fuente de electrones y el sulfato como aceptor de electrones, obteniendo energía mediante un proceso metabólico conocido como reducción de sulfato.
Esto permite que los microorganismos mantengan sus funciones celulares sin necesitar energía procedente de la luz solar.
La distinción es importante: las bacterias no se alimentan directamente de uranio ni absorben radiactividad como si fuera un nutriente.
Su metabolismo utiliza sustancias químicas cuya disponibilidad está relacionada, en parte, con la radiación natural que actúa sobre el agua y los minerales.
En este sistema, la energía necesaria para sostener la vida procede de transformaciones geoquímicas que pueden continuar durante períodos extremadamente prolongados.
Una sola especie dominaba prácticamente todo el ecosistema
En 2008, otra investigación publicada en Science, encabezada por Dylan Chivian, permitió conocer con mayor detalle las características de los microorganismos encontrados.
Los científicos analizaron el material genético recuperado desde el agua de una fractura situada a 2,8 kilómetros de profundidad.
Los resultados fueron sorprendentes.
Más del 99,9% de los microorganismos identificados en aquella muestra de agua pertenecían a una misma población bacteriana, denominada Candidatus Desulforudis audaxviator.
La cifra no significa que toda la mina de Mponeng contenga exclusivamente esa especie, sino que la comunidad microbiana de la fractura examinada presentaba una diversidad extraordinariamente baja.
El análisis permitió reconstruir un genoma completo de aproximadamente 2,35 millones de pares de bases.
Los investigadores encontraron genes asociados a distintas funciones necesarias para mantener un metabolismo independiente.
Entre ellas figuraban mecanismos para obtener energía mediante la reducción de sulfato, incorporar carbono inorgánico y fijar nitrógeno.
Esta combinación de capacidades sugiere que la bacteria dispone de herramientas metabólicas para producir sus propios componentes celulares utilizando recursos químicos presentes en su entorno.
El estudio también identificó características genéticas relacionadas con la movilidad y la formación de esporas, estructuras que pueden favorecer la supervivencia durante períodos desfavorables.
Sin embargo, algunas de estas capacidades fueron inferidas a partir de información genética y no representan una comprobación experimental directa de cada función en las condiciones naturales de la mina.
Un ecosistema que puede permanecer aislado durante millones de años
Otro aspecto relevante del descubrimiento corresponde a la antigüedad de las aguas subterráneas.
Los investigadores analizaron sistemas de fracturas que contienen fluidos con historias de aislamiento geológico extremadamente prolongadas.
Algunas estimaciones sitúan la permanencia de estas aguas en escalas de millones de años.
Esto no significa que las bacterias individuales encontradas tengan millones de años de edad, sino que sus poblaciones podrían haberse mantenido durante largos períodos en ambientes con escaso intercambio con la superficie.
La disponibilidad de energía también es limitada.
A diferencia de ecosistemas donde la radiación solar permite generar grandes cantidades de materia orgánica, las comunidades profundas deben aprovechar procesos químicos relativamente lentos.
Esa condición puede favorecer metabolismos de baja intensidad y ritmos de crecimiento reducidos.
La investigación de Mponeng contribuyó a demostrar que la vida subterránea no necesariamente depende de que los nutrientes orgánicos desciendan desde la superficie.
En determinadas circunstancias, las reacciones entre agua, minerales y radiación natural pueden sostener sistemas microbianos por sí mismas.
Por qué el descubrimiento interesa a la NASA
La importancia científica de estas bacterias va mucho más allá de la minería sudafricana.
Durante años, la búsqueda de vida extraterrestre estuvo estrechamente asociada a ambientes donde pudiera existir agua líquida y alguna fuente de energía.
El hallazgo de Mponeng mostró que la luz solar no es indispensable para todos los ecosistemas.
En planetas como Marte, cuya superficie presenta condiciones hostiles para la vida conocida, el subsuelo podría ofrecer ambientes más protegidos frente a la radiación exterior y las variaciones extremas de temperatura.
Si existen agua líquida, minerales adecuados y fuentes de energía geoquímica, podrían presentarse condiciones capaces de sostener determinados metabolismos microbianos.
La NASA destacó las investigaciones de Mponeng en sus programas de astrobiología, utilizándolas como ejemplo de ecosistemas terrestres que funcionan sin depender directamente de la fotosíntesis.
La experiencia también resulta interesante para estudiar posibles ambientes bajo las superficies heladas de lunas como Europa, satélite de Júpiter.
Sin embargo, encontrar bacterias capaces de vivir de estas reacciones en la Tierra no demuestra que existan organismos similares en Marte, Europa u otros mundos.
Para establecer esa posibilidad sería necesario comprobar la presencia de condiciones ambientales compatibles y obtener evidencias biológicas independientes.
La minería abrió una ventana hacia la vida profunda de la Tierra
El descubrimiento también demuestra el valor de las excavaciones mineras como puntos de acceso a ambientes geológicos difíciles de investigar mediante otros métodos.
Las galerías profundas permiten estudiar directamente rocas, fracturas y aguas que permanecen fuera del alcance de la mayoría de las perforaciones científicas convencionales.
En Mponeng, esa posibilidad permitió recuperar muestras de un ecosistema que habría permanecido oculto sin la infraestructura desarrollada para la explotación de oro.
Los resultados aportaron información sobre la interacción entre microorganismos, minerales y fluidos subterráneos.
Estas relaciones son relevantes para la geomicrobiología, una disciplina que estudia cómo los seres vivos influyen en los procesos geológicos y cómo las condiciones minerales determinan sus posibilidades de supervivencia.
También pueden contribuir a comprender transformaciones químicas que ocurren en las aguas profundas y los mecanismos naturales de circulación de elementos como el carbono, azufre e hidrógeno.
Veinte años después de la publicación del estudio de 2006, el caso de Mponeng continúa siendo una demostración especialmente relevante de la diversidad de fuentes energéticas que puede utilizar la vida.
Su principal enseñanza es que un ecosistema puede mantenerse a casi tres kilómetros bajo tierra sin recibir energía de la luz solar, siempre que disponga de agua, sustancias químicas aprovechables y condiciones compatibles con el metabolismo de sus organismos.
La existencia de estas bacterias amplía el conocimiento sobre la biosfera terrestre y ofrece un modelo para investigar ambientes extraterrestres donde la superficie parece incompatible con la vida, pero las profundidades todavía podrían conservar condiciones favorables.
REDIMIN Responde
¿Dónde se descubrieron las bacterias que obtienen energía de la radiación natural de las rocas?
Las bacterias fueron descubiertas a 2.800 metros de profundidad en la mina de oro Mponeng, en Sudáfrica.
¿Qué bacteria destaca entre los microorganismos encontrados en la mina Mponeng?
La bacteria que destaca es Candidatus Desulforudis audaxviator, que puede funcionar sin depender directamente de la fotosíntesis.
¿Cómo obtienen energía las bacterias descubiertas en la mina Mponeng?
Las bacterias obtienen energía mediante un proceso metabólico conocido como reducción de sulfato, utilizando hidrógeno como fuente de electrones y sulfato como aceptor de electrones, en un ambiente influenciado por la radiactividad natural de las rocas.
¿Qué porcentaje de los microorganismos identificados en la muestra de agua pertenecía a una misma población bacteriana?
Más del 99,9% de los microorganismos identificados pertenecían a la población bacteriana Candidatus Desulforudis audaxviator.
¿Por qué el descubrimiento de estas bacterias es de interés para la NASA?
El descubrimiento es de interés para la NASA porque sugiere que la vida puede existir en ambientes subterráneos sin luz solar, lo cual tiene implicaciones para la búsqueda de vida en Marte y otros cuerpos del sistema solar.
