Descongelar el permafrost está liberando microorganismos, pequeños microbios que pueden tener consecuencias que aún se desconocen en gran medida
En agosto de 2019, Islandia celebró un funeral por el glaciar Okjökull, el primer glaciar islandés perdido por el cambio climático. La comunidad conmemoró el evento con una placa en reconocimiento a este cambio irreversible y los graves impactos que representa. A nivel mundial, las tasas de derretimiento de los glaciares casi se han duplicado en los últimos cinco años, con una pérdida promedio de 832 milímetros de equivalente de agua en 2015, aumentando a 1243 en 2020. Esta alta tasa de pérdida disminuye las reservas de agua dulce de los glaciares y cambia la estructura del ecosistema circundante.
En los últimos 10 años, el calentamiento en el Ártico ha superado las proyecciones tan rápidamente que los científicos ahora sugieren que los polos se están calentando cuatro veces más rápido que el resto del mundo . Esto ha llevado al derretimiento de los glaciares y a niveles de deshielo del permafrost que no se pronosticaban hasta 2050 o más tarde. En Siberia y el norte de Canadá, este deshielo abrupto ha creado accidentes geográficos hundidos, conocidos como termokarst, donde el permafrost más antiguo y profundo está expuesto al aire caliente por primera vez en cientos o incluso miles de años.
A medida que el clima global continúa calentándose, quedan muchas preguntas sobre el medio ambiente periglacial. Entre ellos: a medida que aumenta la infiltración de agua, ¿el permafrost se descongelará más rápidamente? Y, de ser así, ¿qué organismos congelados durante mucho tiempo podrían “despertar”?
El permafrost cubre el 24 por ciento de la superficie terrestre de la Tierra y los componentes del suelo varían con la geología local. Las tierras árticas ofrecen una biodiversidad microbiana inexplorada y retroalimentaciones microbianas, incluida la liberación de carbono a la atmósfera. En algunos lugares, se entierra carbono por valor de cientos de millones de años. Las capas aún pueden contener microbios congelados antiguos, megafauna del Pleistoceno e incluso víctimas de viruela enterradas. A medida que el permafrost se descongela con una rapidez cada vez mayor, el desafío emergente de los científicos es descubrir e identificar los microbios, bacterias y virus que pueden estar en movimiento.
Algunos de estos microbios son conocidos por los científicos. Las arqueas metanogénicas , por ejemplo, metabolizan el carbono del suelo para liberar metano, un potente gas de efecto invernadero. Otros microbios del permafrost (metanótrofos) consumen metano. El equilibrio entre estos microbios juega un papel fundamental en la determinación del calentamiento climático futuro.
Otros son conocidos pero tienen un comportamiento impredecible después del lanzamiento. La nueva evidencia de genes que se mueven entre ecosistemas en deshielo indica una reestructuración en múltiples niveles. En el Océano Ártico, la bacteria planctónica Chloroflexi adquirió recientemente genes utilizados para degradar el carbono de especies de Actinobacteria terrestres. A medida que los ríos árticos hinchados por el derretimiento transportaron sedimentos del deshielo del permafrost al mar, también se transportaron los genes para procesar el carbono del permafrost.
El deshielo del permafrost en Siberia provocó un brote de ántrax en 2018 y la muerte de 200.000 renos y un niño. Pero las resistentes esporas de Bacillus anthracis pueden representar una excepción al brutal ciclo de congelación-descongelación que degrada patógenos bacterianos y virales más delicados. Sus características adaptables les han permitido permanecer congelados y viables durante siglos de inactividad.
Los organismos que co-evolucionaron dentro de ecosistemas ahora extintos desde el Cenozoico hasta el Pleistoceno también pueden emerger e interactuar con nuestro medio ambiente moderno de formas completamente nuevas. Un ejemplo potencial, la especie emergente de Orthopoxvirus Alaskapox que causa lesiones cutáneas, ha aparecido y desaparecido en Alaska dos veces en los últimos cinco años. Es posible que el virus se transmitiera a través del contacto animal-humano, pero el origen de este nuevo virus sigue siendo desconocido.
Los microbiomas del Ártico contienen microbios resistentes y tenaces adaptados al frío. Algunas especies sobreviven como psicrófilos, un tipo de especies especializadas altamente adaptadas a la exposición prolongada a condiciones bajo cero. Estas especies pueden perderse con el calentamiento. Otros sobreviven siendo altamente adaptables, habitando muchos y variados nichos.
Comprender más sobre la ecología y la diversidad genómica de estos generalistas ofrece una ventana al microbioma del Nuevo Ártico . Estos microbios generalistas que se adaptan a diversas condiciones son los probables ganadores, ya que perdemos la criosfera.
Y luego están los microbios que son completamente desconocidos para los científicos, que pueden representar una nueva amenaza.
Está claro que cuanto más cálido hagamos el Ártico, más extraño se volverá, ya que las temperaturas en la superficie se vuelven más extremas y el deshielo se profundiza. Con la coalescencia de microbios despertando de las condiciones profundas y superficiales sin precedentes en la historia de la humanidad, es un desafío evaluar los riesgos con precisión sin mejores conjuntos de datos microbianos del Ártico. Debemos prestar atención tanto a las incógnitas conocidas, como las bacterias resistentes a los antibióticos, como a las incógnitas desconocidas, incluidos los riesgos potenciales de la resurrección de genomas virales antiguos y mal descritos del hielo del Ártico por biólogos sintéticos.
Por todas estas razones, debemos elaborar directrices para futuras investigaciones sobre el Ártico. A medida que aumentan los viajes por la región, también aumenta la probabilidad de exportación e importación de patógenos. Las pautas de protección planetaria que siguen las agencias espaciales para prevenir la contaminación interplanetaria pueden proporcionar un marco de cómo la investigación microbiana puede continuar de manera segura. Deben establecerse medidas de biovigilancia para proteger a las comunidades en el Ártico y más allá. A medida que el Ártico continúa transformándose, una cosa está clara: a medida que el cambio climático calienta este depósito microbiano durante el siglo XXI, aún no se ha contado la gama completa de consecuencias.
Por:
Kimberley R. Miner, especialista en riesgos del cambio climático y profesora asistente en el Instituto de Cambio Climático de la Universidad de Maine. Sus últimos artículos sobre riesgo climático se centran en la reciente expedición de su equipo al monte. Everest.
Arwyn Edwards, especialista en entornos microbianos paraglaciales en la Universidad de Aberystwyth.
Charles Miller, especialista en el ciclo del carbono y la vulnerabilidad del sistema ártico al cambio.
Artículo en inglés