El otro día colgaba una entrada sobre un satélite de Júpiter que podría albergar vida bajo su superficie congelada y, en la sección de comentarios de Facebook, Miguel Muntaner preguntó: ¿Puede haber vida sin recibir en absoluto la luz del sol en ninguna parte del ecosistema?
Vamos a echar un vistazo primero a los organismos que nos rodean en la superficie de la Tierra para ver si alguno podría seguir vivo si el sol dejara un día de brillar.
En primer lugar, podemos descartar las plantas de la lista de supervivientes porque dependen de la luz solar para realizar la fotosíntesis y obtener energía. Ante nada, vamos a dejar claro de una manera muy simplificada el objetivo de la fotosíntesis: tomar dióxido de carbono (CO2) del aire, separar el oxígeno y quedarse con el carbono.
Siguiendo con la cadena, los herbívoros terrestres tampoco nos sirven para nuestra pregunta porque comen vegetales que dependen de la luz solar para crecer. Los carnívoros se alimentan de los herbívoros, así que tampoco sobrevivirían si el sol dejara de emitir luz y sus presas murieran de inanición. En tierra firme no parece que haya muchas esperanzas, pero es normal: en un lugar donde tienes una cantidad de energía ilimitada cayendo del cielo constantemente, es absurdo desarrollar un sistema menos eficiente para obtener la energía que necesitas.
Como la superficie del planeta está descartada como posible refugio de ecosistemas que no dependan de la luz solar, vamos a buscar en lugares a los que no llegue la influencia del sol y a los animales no les haya quedado más remedio que apañárselas para encontrar energía de otra manera. Nos zambullimos en el mar, donde los rayos solares van debilitándose a medida que atraviesan el agua.
Las capas del mar que presentan propiedades diferentes, según la profundidad. (Fuente);
La luz no tiene muchos problemas pasando a través de los primeros 200 metros de agua, así que las algas y el plancton que habitan esta zona no la desaprovechan en absoluto. Estos organismos usan la fotosíntesis de manera similar a las plantas terrestres, así que existen animales que se alimentan de ellos y otros peces que cazan a estos últimos. así que en aguas poco profundas no sobrevivirá nada si el sol deja de brillar.
En esta zona superficial del océano, llamada epipelágica, se genera casi toda la «comida» del océano precisamente por la gran cantidad de radiación solar que recibe. Pero, claro, los animales que viven aquí sólo se mantendrán a flote mientras tengan voluntad propia: cuando un pez muere, los restos caen hacia las profundidades, donde nada se desaprovecha. Ah, y lo mismo pasa con el material que defecan.
A esta lluvia constante de cadáveres y desperdicios se le llama nieve marina y es como maná para todos los animales que viven por debajo de la zona epipelágica.
En la zona batipelágica (de 1.000 a 4.000 metros de profundidad) la falta de nutrientes es espectacular porque a estas profundidades los peces que viven por encima ya se han comido casi todo lo que cae desde arriba. Para colmo, las temperaturas rondan los 4ºC y la presión es una barbaridad, así que los organismos que viven aquí han tenido que adaptarse a las condiciones extremas y la carencia de alimentos: cuerpos pequeños, metabolismos lentos y una política consistente en quedarse quietos el máximo tiempo posible. Aquí sólo llegan el 5% de los nutrientes generados más arriba pero, por poco que llegue, los ecosistemas a esta profundidad siguen dependiendo de la comida originada en la superficie por los rayos solares. Incluso aquí, en la total oscuridad abisal, los ecosistemas morirían de hambre si el sol dejara de brillar.
El chauliodus, un ejemplo de animal que habita la zona batipelágica. La antena que le sobresale es un órgano bioluminiscente que utiliza para atraer a sus presas.
Cuanto más nos adentramos en las profundidades del mar, más escasa se vuelve la comida. Tanto es así que en algún punto los animales tienen que decir «basta, no necesitamos vuestras sobras para sobrevivir» (porque, en realidad, no les llegan suficientes) y encontrar alguna manera que les permita conseguir energía sin depender de la nieve marina. Ese punto está a 6.000 metros bajo la superficie del mar.
Aquí es donde entra en juego el concepto de la quimiosíntesis.
La corteza terrestre suele ser más delgada en las grandes cuencas oceánicas y, en las zonas geológicamente activas o puntos especialmente delgadas de la corteza, aparecen agujeros que comunican directamente con el intenso calor del interior del planeta. Como resultado, aparecen «chimeneas» en el fondo oceánico por las que emergen grandes cantidades de gases y minerales a altas temperaturas que se enfrían rápidamente entrar en contacto con el agua.
Una chimenea emitiendo dióxido de carbono líquido (debido a la alta presión a la que está sometido) al noroeste del volcán Elfuku, cerca de la fosa de las Marianas (Fuente)
En las zonas más profundas del océano, algunas bacterias han evolucionado para alimentarse de estos gases que emanan del suelo y han aprendido a aislar el carbono del CO2 utilizando otros compuestos que salen de las chimeneas, con un alto contenido en azufre, obteniendo moléculas orgánicas que les proporcionan la energía necesaria. O sea, que es un sistema que consigue lo mismo que la fotosíntesis, pero no necesita el sol para producir energía. Y no sólo eso: además, existen animales que se alimentan de estos microorganismos.
Por ejemplo, el cangrejo yeti, del que hablaba en esta entrada sobre cangrejos extraños, ha desarrollado pelos alrededor de sus brazos que utiliza para criar colonias de bacterias que luego le sirven de alimento. En el siguiente vídeo, el cangrejo en cuestión mueve las pinzas para que las bacterias reciban una corriente de nutrientes constante.
Kiwa Puravida es el nombre de la especie, no es un anuncio de un producto cosmético natural.
También hay moluscos, como la almeja calyptogena magnifica
que deja vivir en su interior a las bacterias quimiosintéticas a cambio de recibir parte de los nutrientes que producen.
Son más magnificas de lo que parecen en la imagen. (Fuente)
O sea, que sí que existen ecosistemas que no dependen de la fotosíntesis. Pero, ya que esta pregunta ha surgido a partir de la entrada sobre la posible existencia de vida bajo el hielo de un satélite de Júpiter, nos vamos a poner quisquillosos con el tema.
Los animales que viven ahí abajo han evolucionado a partir de otras especies que empezaron viviendo en la superficie, donde la comida es mucho más abundante y depende de la luz solar, que han ido adentrándose paulatinamente en las profundidades. Así que, técnicamente, estos ecosistemas no se han desarrollado exclusivamente a partir de la quimiosíntesis: en algún punto de su historia, los antepasados de los depredadores de estas bacterias contaban con el sol para conseguir alimento.
Un ecosistema es, en realidad, un conjunto de organismos interrelacionados entre ellos y su entorno. Si quitamos a los cangrejos, moluscos y gusanos que se alimentan de las bacterias quimiosintéticas, entonces lo único que nos queda es una población de bacterias que se limita a procesar gas sin realmente relacionarse entre sí, lo que no encaja con la definición de ecosistema.
Entonces, sólo nos falta una duda que resolver. Teniendo en cuenta que todos los organismos quimiosintéticos conocidos hoy en día son bacterias, ¿podría una población de éstos evolucionar y dar lugar a diferentes especies que se maten entre ellas y dependan unas de otras?
Teniendo en cuenta que las bacterias quimiosintéticas son uno de los organismos más antiguos de nuestro planeta y que no han cambiado demasiado durante su existencia, probablemente llegaron a su cúspide evolutiva hace millones de años. Si pudieran existir organismos quimiosintéticos más complejos, ya deberíamos haberlos visto.
Pero este es un razonamiento muy simple y nos podéis decir ¿y si aún no los hemos visto porque están camuflados en el mar?
He recurrido a gente que tiene más idea que yo, consultando a una estudiante de biología y otro de genética. Me han comentado que, probablemente, un organismo quimiosintético más grande que una bacteria tendría que estar en todo momento absorbiendo minerales y dióxido de carbono para mantener su energía (además, si aumenta el tamaño del organismo disminuye la eficiencia del proceso), por lo que sería incapaz de relacionarse con su entorno cazando otros organismos, por ejemplo, y sus colonias seguirían consistiendo en un montón de individuos tirados en el suelo nutriéndose del gas que sale de las chimeneas submarinas, sin molestarse entre sí.
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Como estos ejemplares de Venenivibrio stagnispumantis que viven en aguas termales a 75ºC y con un pH de 5.5 en Nueva Zelanda. La escala de la imagen representa 2.4 milésimas de milímetro. (Fuente)
Y eso, muchachos y muchachas, no es un ecosistema.
Eso no quita que en Europa, el satélite de Júpiter del que hablaba al principio, no puedan existir organismos quimiosintéticos. Pero, si existen y usan la quimiosíntesis para subsistir, probablemente no sean demasiado complejos.
PD: no me atrevo a negar rotundamente que no pueda existir absolutamente ningún ecosistema que no esté basado en la fotosíntesis. Por lo menos, por lo que sabemos hasta ahora, parece que esa es la tendencia.
PERO NO OS VAYÁIS AÚN.
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17 comments
¡Me ha encantado esta entrada Jordi Pereyra!
Muy bien explicada y con la cercanía de tu lenguaje ameno al que ya me tienes acostumbrado (como a tantos lectores).
Enhorabuena y… ¡a seguir así! 😉
Yo quisiera hacer otraa consulta, es posible que exista algun tipo de vida que no necesite exactamente del oxigeno o de los componentes que usualmente se buscan. porque buscamos planetas con agua! si pueden existir formas de vida que no dependan de eso! es posible
¿Por qué afirmas que los carnívoros se alimentan de los herbívoros? Un carnívoro (león) se puede alimentar de un herbívoro (gacela), de un omnívoro (tu o yo) o de otros carnívoros si los herbívoros escasean.
Los carnívoros rara vez se alimentan de otros carnívoros porque su aporte calórico es muy inferior, normalmente los matan sin mas. Y en todo caso, sin plantas, la cadena alimentaria ser rompe
Me encanta este blog!
Sin.duda alguna otra de las grandes publicaciones jeje! 🙂 un paseo por la diversidad :)…Gracias Jordi
Al buscarlos en Google aparecia una alerta de sitio comprometido… Pero yo no veo nada raro
Qué raro, es la primera vez que me lo comentan. He cambiado de plataforma y a lo mejor le ha pegado un lapsus a algo, voy a mirar a ver. Gracias.
bueno tampoco es que se conozca el origen de la vida en la tierra, lo que si sabemos es que el oceano primitivo era un mar caliente, ácido, sulfuroso y con mucho dioxido de carbono, asi que realmente la quimiosintesis puede ser previa a la fotosintesis.
Magnífico tu blog. Pero, sobre este tema, no me queda claro qué dificultad ves a que aparezcan procariotas (bacterias o arqueas) quimioorganotrofos a partir de otros procariotas quimiolitotrofos, y que obtengan su energía zampándoselos. En los árboles filogenéticos universales, creo recordar que a poca «distancia evolutiva» de la raíz aparecen procariotas hipertermófilos quimiolitotrofos, pero también quimioorganotrofos, que viven en los mismos humeros submarinos (creo que lo consulté hace años en el Brock, aunque ahora mismo no estoy seguro). Un saludo y gracias por tu actividad divulgativa. Y viva la vida antigua, que me apasiona.
bueno solo escribo que es un asco
Las plantas no necesitan la fotosintesis para subsistir, la fotosintesis es una herramienta la cual utilizan para fabricar carbohidratos. Ahora bien, necesitarian una fuente continua de éstos para sobrevivir. En este caso la planta no necesitaria pigmentos y seria blanca.
Sabes, la conclusión final me dejo con gusto a poco, que tal si dado un entorno donde las colonias de bacterias quimiosintéticas, colonias grandes, se desarrollan organismos que viven de estas, y por lo tanto no son quimiosintéticos sino más complejos, como nosotros que empezamos a consumir carne y eso permitió que desarrolláramos sistemas mas complejos. Cuando dices que un organismo quimiosintético mas grande que una bacteria sería ineficiente, tiene sentido, pero un organismo que se alimenta de los quimiosintéticos, aprovechando esos paquetes de energía procesadores de gas, desperdigados por el suelo, no lo sería y no debería tener esa limitante, sería un nivel más en las escaleras energéticas de producción, y podríamos pensar en que dada esa colonia grande quimiosintética, esta pueda entrar en un equilibrio de producción-pérdida energética que defina la carga máxima de organismos de ese otro nivel, quizá del tipo protozoario.
Para mí podría pensarse en esas colonias, si llegan a crecer mucho, como la base de la pirámide energética de otro ecosistema que en ves de obtener su energía del sol lo hace de la quimiosíntesis, y claro, solo podría ocurrir en un planeta con muchas fumarolas calientes, pero si hay uno que tiene millones de kilómetros cuadrados de fumarolas, en una de esas incluso redes internas complejas que se alzan varios quilómetros hacia arriba, conformando ciudadelas de estas redes, quizá pueda ocurrir, en la vastedad del universo, quizá hasta puedan aparecer análogos de las algas verdeazuladas, especializadas en atrapar grandes vertientes en varias áreas, tejidos elongados que se valen del los gradientes químicos para procesar y almacenar energía. Quizá este ecosistema hasta podría tener ciclos de calor, dados por una rotación intensa al rededor de una estrella que haga que su manto interior cambie su grosor en distintas partes de la órbita y la intensidad de los gradientes químicos en las fumarolas sea cíclica. Dado este sistema complejo, por que no podrían aparecer organismos multicelulares que se alimenten de esas algas quimiosintéticas como lo que paso en nuestro planeta, y luego surjan océanos complejos como los nuestros, con cadenas análogas, siendo el núcleo de su planeta, el análogo de nuestro sol?.
Muy interessante el artículo y lógicas conclusiones!
Gracias Jordi
Muchas gracias por el artículo. Entonces: si solo hay bacterias que son quimiosintéticas, es falso lo que dice wikipedia que este pez «Chauliodus» vive sin la presencia de luz solar?
https://es.wikipedia.org/wiki/Chauliodus
Por favor responder 🙂
Gracias!
ya mrd
Muy interesante