¿Qué dice la ciencia? es una columna mensual escrita ahora por la colaboradora de los Grandes Lagos, Sharon Ostock, que explora lo que la ciencia puede decirnos sobre lo que sucede debajo y encima de las olas de nuestros amados Grandes Lagos y sus cuencas.
A principios de este año, un grupo de científicos de Michigan publicó un estudio en Revista de investigación de los Grandes Lagos Valioso «La migración vertical de los microbios de la estera existentes coincide con el ritmo de Dial.«
¿usted lo recibió?
Quiero comunicarme con el Dr. Whatsapp. Al menos no al principio.
Pero me encanta estar interesado en las ciencias de los Grandes Lagos, así que leí y me encantó saber sobre el curso del Lago Central Huron.
Además, aparecieron bacterias danzantes. Resulta que las bacterias de la corriente realizan movimientos diarios sincronizados que podrían explicar un aspecto importante de la historia temprana de la Tierra.
He estado un poco obsesionado con estas depresiones del fondo del lago desde entonces Primer libro sobre ellos en 2009.. Las alcantarillas, hogar de hermosas alfombras púrpuras de cianobacterias flotantes similares a colas de caballo y bacterias blancas, siempre me parecieron de otro mundo, casi de ensueño.
Descubiertas inicialmente en el lago Huron, y ahora en el lago Erie, son cámaras colapsadas dentro del suelo del lago, formadas después de la filtración de agua subterránea ácida densa debajo del lecho de piedra caliza. Con el tiempo, la presión del agua de arriba hizo que el débil lecho rocoso colapsara y formara depresiones que iban desde unos pocos metros hasta varios cientos de metros de diámetro.
Parte del otro mundo para los cráteres es el agua subterránea densa, sulfurosa y baja en oxígeno que los alimenta, lo que contrasta su composición química con el resto de los lagos a los que está destinada la mayor parte de la vida acuática.
Por otro lado, los científicos pasan mucho tiempo enviando sondas y cámaras con la esperanza de obtener información sobre cómo era la Tierra hace miles de millones de años. Eso se debe a que las bacterias blancas y moradas en las alcantarillas son probablemente parientes de los primeros habitantes de nuestro planeta, organismos unicelulares que formaron colonias parecidas a una estera que cubren las superficies del lecho marino.
Coloridas alfombras microbianas submarinas que crecen en aguas subterráneas salinas, ricas en azufre y pobres en oxígeno cubren las rocas calizas del arroyo Central Island. (Crédito de la imagen: Phil Hartmeyer, NOAA-Thunder Bay National Marine Sanctuary, Alpena, MI.)
Lo que le debemos a las cianobacterias
Hoy sabemos que las cianobacterias son las culpables de la sopa de guisantes verdes, la proliferación de algas tóxicas alimentadas por la escorrentía del exceso de nutrientes de la Tierra. Pero los científicos creen que las cianobacterias fueron los primeros organismos en evolucionar para capturar energía de la luz solar y usarla para producir compuestos orgánicos a través de la fotosíntesis, liberando oxígeno como subproducto.
En el transcurso de unos pocos miles de millones de años, estas cianobacterias han aumentado el porcentaje de oxígeno en la atmósfera desde casi nada hasta casi el 21 por ciento. En otras palabras, han creado un planeta capaz de sustentar la vida tal como la conocemos.
Pero antes de que comenzaran estas bacterias productoras de oxígeno, la vida era principalmente quimiosíntesis, que consistía en bacterias que usaban la energía en moléculas químicas como el sulfuro de hidrógeno para hacer que la materia orgánica prosperara en ausencia de luz solar. Incluso hoy en día, las esteras bacterianas blancas sintetizadas químicamente se pueden encontrar dentro y alrededor de los respiraderos de azufre de las profundidades marinas. Estas bacterias libres de pigmentos también se pueden encontrar en el arroyo central de la isla, donde actúan en concierto con las cianobacterias fotosintéticas de color púrpura.
Usando una cámara subacuática para tomar repetidas imágenes de lapso de tiempo, el ecologista microbiano acuático Bobby Bidanda dirigió un equipo del Instituto de Recursos Hídricos Annis de Michigan en la Universidad Estatal de Grand Valley mientras espiaban bacterias en la corriente en el transcurso de varios días.
Resulta que durante el turno de noche, las bacterias blancas oxidadoras de azufre cubren a las bacterias fotosintéticas moradas. Pero al amanecer, cuando los rayos del sol se filtran en el arroyo, las bacterias blancas caen unos tres o cuatro milímetros mientras que las bacterias moradas se mueven hacia arriba en busca de la luz del sol.
En el transcurso del día, la alfombra microbiana se vuelve de un tono púrpura más intenso. Pero al anochecer, cuando la luz del sol se escurre del arroyo, es el turno de descender de las cianobacterias. Luego, las bacterias blancas vuelven a subir, lo que hace que la alfombra cambie de color púrpura a blanco.
O, como lo describe el artículo, los microbios sincronizan su migración vertical al ritmo de Dial.
Dibujando una textura submarina en constante movimiento, las esteras submarinas en el arroyo de la isla central están compuestas de bacterias foto-azules (moradas) y microbios oxidantes de azufre (blancos) que migran alternativamente a la superficie durante el día y la noche para capturar la luz solar y los productos químicos. respectivamente. Esteras modernas como estas pueden haber suministrado oxígeno a nuestro planeta en el pasado. (Crédito de la imagen: Phil Hartmeyer, NOAA-Thunder Bay National Marine Sanctuary, Alpena, MI.)
Pero espera hay mas
Esta danza microbiana de colores cambiantes dos veces al día respalda una teoría presentada en 2021 por un equipo de investigadores internacionales, incluido Bidanda. Si tienen razón, resolvería este misterio perdurable de cómo las cianobacterias, muy gradualmente y luego de repente, produjeron suficiente oxígeno para transformar nuestro planeta.
La respuesta es según los autores de Nature Geoscience Quédatees que el aumento de la duración del día en la Tierra primitiva (la rotación del joven planeta se hizo más lenta con el tiempo, lo que hizo que los días fueran más largos) puede haber aumentado la cantidad de oxígeno liberado por las cianobacterias fotosintéticas.
Las horas de luz diurna en la Tierra han ido aumentando lentamente desde que nuestro planeta se formó hace unos 4600 millones de años. Esto se debe a que la gravedad de la luna crea fricción de marea, lo que reduce gradualmente la velocidad de rotación del planeta.
Sin embargo, los niveles de oxígeno en la atmósfera permanecieron por debajo del 1% hasta hace unos 500 millones de años, cuando la duración del día finalmente aumentó a más de 21 horas. Luego, según creen los científicos, las cianobacterias entraron en modo de turboalimentación de oxígeno y los niveles aumentaron rápidamente, lo que provocó una explosión de vida en el mar y en la tierra.
El equipo, dirigido por Judith Klatt del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y Arjun Chino del Centro Leibniz para la Investigación de los Mares Tropicales, llegó a su conclusión después de traer muestras microbianas de un pozo de la cuenca de la Isla Central al laboratorio, y luego simulando el aumento de la duración del día. Efectivamente, los niveles de oxígeno aumentaron rápidamente al simular un día de 21 horas.
Revista de investigación de los Grandes Lagos El estudio obtuvo los mismos resultados, pero lo hizo mediante la observación directa de esteras en el arroyo de la isla central durante varios ciclos de 24 horas. Esto es importante porque los resultados de laboratorio no siempre se traducen al mundo real.
Si tienen razón, las cianobacterias como las que se encuentran aguas abajo de los Grandes Lagos son héroes anónimos: «Creemos que estos mundos dinámicos formaron toda la biosfera allí durante unos tres mil millones de años», dice Bidanda. “Pero pueden haber sentado la base crucial que finalmente oxigenó los océanos y luego el aire, día tras día”.
Obtenga más noticias sobre los Grandes Lagos ahora:
¿Qué dice la ciencia? Encuentra el amor mientras el bosque del norte se calienta
¿Qué dice la ciencia? ¿Qué pasa con el carbono orgánico disuelto (también conocido como por qué el flujo de edulcorante es tan confuso?)
Imagen destacada: Esta fotografía aérea de Middle Island en el lago Huron muestra el sumidero de Middle Island de aproximadamente 20 yardas de profundidad por 20 yardas de ancho por 100 yardas de ancho. (Crédito de la imagen: Bopi Biddanda y Scott Kendall, GVSU)
«Pensador incondicional. Aficionado a la televisión galardonado. Emprendedor total. Evangelista de la web. Nerd del café».