Introducción al lago Vostok
Durante más de 40 años, la comunidad científica, específicamente la que muestra interés en la región antártica, ha mostrado un gran interés en el potencial de los ecosistemas lénticos subglaciales. Los sondeos sísmicos han demostrado que, de hecho, existe un lago subglacial ubicado debajo de la estación Vostok, así como en muchas otras áreas de la Antártida. El descubrimiento del lago Vostok ha alimentado el entusiasmo de que estos reservorios subglaciales puedan ser capaces de sustentar un ecosistema microbiano completamente intacto. El descubrimiento de vida próspera en el lago Vostok no sólo desafiaría potencialmente los paradigmas actuales de la ciencia en materia de microbiología, sino que también precipitaría una mayor comprensión de la vida que puede existir más allá de la Tierra en los satélites jovianos. Las implicaciones de encontrar vida en el lago Vostok ayudarían no sólo a los biólogos, sino que también facilitarían la capacidad de los astrobiólogos para comprender -o al menos intentar comprender- cómo puede desarrollarse la vida en otros planetas o satélites planetarios. Teniendo implicaciones tan amplias, se acentúa la importancia de investigar el potencial del lago Vostok para la habitabilidad orgánica.
A finales de la década de 1950, los científicos rusos comenzaron a explorar la posibilidad de que existieran lagos de agua dulce debajo de las enormes capas de hielo de la Antártida. Se planteó la hipótesis de que, debido a la intensa presión que se ejerce sobre el suelo debajo de la capa de hielo, se generaría suficiente calor para derretir una parte de la estructura subglacial y posteriormente permitir que se formara un lago subglacial. Posteriormente, sondeos sísmicos evidenciaron que, de hecho, existe un lago subglacial debajo de la estación Vostok (Siegert 1999). Una encuesta de seguimiento dirigida por investigadores de EE. UU., Reino Unido y Dinamarca utilizó sondeos de radar enviados a la capa de hielo para determinar si existían o no lagos subglaciales. Dichos sondeos reflejaron anomalías sobre la estación Vostok, lo que le valió al lago el nombre de Lago Vostok (Siegert 1999). Sin duda, esta evidencia entusiasmó a los científicos y alimentó aún más el deseo de explorar el lago Vostok en busca de vida microbiana debajo de la capa de hielo.
Dado su entorno seco, cubierto de hielo y relativamente desolado, es difícil creer que el continente antártico sea sísmicamente activo. El continente, sin embargo, cuenta con volcanes activos y un valle del rift activo. Justo al oeste de la ubicación del lago Vostok hay un valle de rift muy activo conocido como el [valle] de la Antártida Occidental. La ubicación del lago Vostok está próxima a esta área geológicamente activa y la actividad que allí se encuentra puede contribuir a una fuente de energía potencialmente crítica para cualquier forma de vida que viva en el lago: los respiraderos hidrotermales. Estos sistemas de ventilación generalmente están ubicados en o cerca de áreas de expansión y divergencia tectónica. El Rift de la Antártida Occidental es un ejemplo de tal centro de expansión. Los respiraderos hidrotermales se han estudiado como vanguardia bentónica para la vida batipelágica. Sin embargo, al igual que la investigación del lago Vostok, la comprensión científica de las comunidades de respiraderos hidrotermales es bastante nueva (Oreskes 2003). Si bien sólo en los últimos 40 años se ha prestado atención a los respiraderos hidrotermales, estos respiraderos y sus comunidades microbianas asociadas se han estudiado ampliamente. Los investigadores han encontrado patrones de habitabilidad en comunidades de respiraderos hidrotermales bentónicos. Sus hallazgos pueden proporcionar y mejorar la comprensión del potencial de habitabilidad microbiana del lago Vostok.
Sin embargo, debido a la ubicación remota y algo inaccesible del lago Vostok, las comunidades de respiraderos hidrotermales que se encuentran en el lago pueden albergar comunidades microbianas que difieren significativamente de las que se han estudiado previamente. Christner et al. (2006) demostraron que existen ciertos organismos termófilos y quimiolitotróficos en estos sitios. Kelly y col. (2006) demostraron que el sulfuro de hidrógeno, o H 2 S, es un compuesto abundante que se encuentra expulsado de los respiraderos hidrotermales. También encontraron que la concentración de colonización microbiana se correlacionaba con la abundancia de eyección de H 2 S. Sólo un determinado tipo de organismo heterótrofo puede sintetizar este compuesto. Estos organismos también se han encontrado en el hielo acumulado sobre el lago Vostok. La presencia de tales organismos puede ser indicativa de actividad geotérmica. A diferencia de sus homólogos marinos que, a través de una compleja cadena alimentaria, obtienen energía del sol, ya sea directa o indirectamente, los microbios del lago Vostok tendrían que depender de una fuente secundaria de energía: los sedimentos. Christner et al. (2006) demostraron que el ecosistema único y sin sol de Vostok probablemente albergaría una red alimentaria secundaria de base inorgánica; uno que depende de minerales y otro que es de naturaleza quimiolitotrófica. Los litotrofos son capaces de sintetizar material inorgánico, como minerales que se encuentran en los sedimentos del lecho de los lagos. Estos sedimentos ricos en minerales se encontrarían absolutamente cerca del fondo del lago Vostok. Teniendo en cuenta que el entorno de Vostok carece de luz solar, se pueden encontrar otros sistemas microbianos más peculiares que habitan el ecosistema de Vostok. Priscu et al . (1999) utilizaron un coeficiente de partición para derivar una estimación del contenido de carbono orgánico disuelto (DOC) a partir de un núcleo de hielo recuperado del hielo acumulado sobre el lago Vostok. Sus hallazgos muestran que el hielo sobre Vostok contiene "... 1,2 mg C litro -1 cuando se acumuló el hielo en el núcleo 3590" (Priscu et al. 1999). Asimismo, realizaron un coeficiente de partición similar al de un núcleo recuperado de Groenlandia y encontraron que el contenido de DOC era insignificante incluso después de compensar la interferencia antropogénica (Priscu et al . 1999). Dado el alto contenido de DOC encontrado en el núcleo 3590, Priscu et al. (1999) especulan que esto es indicativo de actividad heterótrofa en el lago. Si, de hecho, hay organismos heterótrofos presentes, la comunidad científica puede esperar que en el lago Vostok se ubique una comunidad microbiana mucho más compleja.
El descubrimiento de vida microbiana en el lago Vostok tendría amplias implicaciones científicas. Esas implicaciones, sin embargo, son demasiadas y demasiado sólidas para articularlas aquí. Un cuerpo de investigación científica que se beneficiaría enormemente de este descubrimiento es el conocido como Astrobiología. La astrobiología es el estudio del origen, evolución y distribución de la vida extraterrestre. El término “vida” en esta sección se referirá de ahora en adelante a la vida que es de naturaleza microbiana. El inicio de la “era espacial” provocó un interés intensificado en el potencial de vida extraterrestre avanzada y sensible que residiera en planetas distintos de la Tierra. Con el avance de la tecnología espacial, el conocimiento humano sobre la vecindad planetaria del sistema solar también avanzó. El continuo avance del conocimiento relacionado con el espacio precipitó la anulación de la idea de que cualquier forma de vida avanzada pudiera existir más allá de la Tierra (al menos en este sistema solar en particular). En este punto, la investigación y la exploración se centraron en la vida microbiana. Un candidato potencial para albergar vida microbiana no es un planeta sino un satélite planetario. El satélite joviano de Europa ha despertado -y continúa despertando- un importante interés gracias a la información recopilada mediante equipos de observación. Se ha descubierto que la superficie de Europa es de hielo y muchos científicos han teorizado que debajo de ese hielo hay un océano enorme. El mantenimiento de este océano se debe a la flexión de marea infligida al satélite por la enorme atracción gravitacional de Júpiter. Europa literalmente se flexiona debido a este tirón. El tirón, a su vez, crea un efecto de calentamiento sobre el hielo. De manera similar, el calentamiento geotérmico y la presión generada por la enorme capa de hielo sobre el lago Vostok contribuyen a la existencia continua del lago Vostok. La vida en el lago Vostok facilitaría la capacidad de los astrobiólogos para formular hipótesis sobre qué vida microbiana puede existir en Europa. En ambos casos, no se espera que ni el lago Vostok ni Europa alberguen productores, consumidores o vertebrados. A lo sumo, ambos pueden proporcionar un hábitat adecuado para la vida microbiana del orden de quimiotrófica y/o heterótrofa. Dada la falta de luz solar de Vostok y la distancia de Europa al Sol, ninguno de los dos es capaz de sustentar organismos autótrofos.
Dado el conocimiento actual de los sondeos sísmicos y de radio, la investigación de comunidades hidrotermales bentónicas y una variedad de análisis bacterianos de núcleos de hielo sobre el lago Vostok, es razonable suponer que el lago Vostok alberga un ecosistema microbiano. El descubrimiento oficial de tal vida será un día emocionante para la comunidad científica. Aunque hace poco que se ha llegado al lago Vostok, muchos están preocupados por su frágil naturaleza. Esta preocupación es válida porque la comunidad microbiana que reside en el lago Vostok ha permanecido intacta durante varios cientos de miles de años. Por lo tanto, evaluar la concentración y el contenido microbiano resultará difícil para los investigadores. Sin embargo, la ciencia ya ha proporcionado ejemplos a partir de los cuales se pueden hacer suposiciones sobre la naturaleza del lago Vostok. El conocimiento actual de los valles del rift (zonas de placas divergentes) nos dice que los respiraderos hidrotermales se encuentran comúnmente cerca de dichos centros de expansión y, dada la proximidad del lago Vostok al Rift de la Antártida Occidental, se puede especular que existe la posibilidad de que tales respiraderos se encuentren en el lecho del lago. . Además, el conocimiento actual de las comunidades microbianas que proliferan cerca de estos sitios sugiere qué tipo de microbios se pueden encontrar. Los análisis de núcleos de hielo que muestran contenido bacteriano en el hielo acumulado sobre el lago sugieren en gran medida una próspera comunidad microbiana. Este conocimiento, junto con la plétora adicional de información disponible, muestra una imagen de cómo podría ser el entorno único del lago Vostok. Estos datos también ilustran cómo serían los entornos que sustentan la vida en el satélite joviano de Europa. Los descubrimientos en el lago Vostok tendrán amplias implicaciones tanto para las comunidades científicas limnológicas como astrobiológicas.
Referencias citadas
Christner, Brent J., Royston-Bishop, George, Foreman, Christine M., Arnold, Brianna R., Tranter, Martyn, Welch, Kathleen A., Lyons, Berry W… (2006). Condiciones limnológicas en el lago subglacial Vostok, Antártida, Limnología y Oceanografía , 51(6), 2485-2501.
Karl, DM, Bird, DF, Bjorkman, K., Houlihan, T., Shackelford, R., Tupas, L. (1999). Microorganismos en el hielo acumulado del lago Vostok, Antártida, Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia , 286(5447), 2144-2147.
Kelly, N., Metaxas, A., Butterfield, David. (2007). Patrones espaciales y temporales de colonización por invertebrados de respiraderos hidrotermales de aguas profundas en la cresta Juan de Fuca, Pacífico NE, Biología acuática , 1 (1-16), 1-16.
Oreskes, Noemí. (2003). Un contexto de motivación: investigación oceanográfica de la Marina de los EE. UU. y el descubrimiento de respiraderos hidrotermales en el fondo marino, Estudios sociales de la ciencia , 33(5), 697-742.
Priscu, John C., Adams, Edward E., Lyons, Berry W., Voytek, Mary A., Mogk, David W., Brown, Robert L., McKay, Christopher P… (1999). Geomircrobiología del hielo subglacial sobre el lago Vostok, Antártida, Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia , 286(5447), 2141-2144.
Siegert, Martín, J. (1999). El lago Vostok de la Antártida: especialistas en disciplinas que van desde la glaciología hasta la ingeniería se están preparando para explorar el lago subglacial más grande del mundo, American Scientist , 87(6), 510-517.