¿Rocas con vida? Los microbialitos de la Península de Yucatán

Por: Luisa I Falcón

Instituto de Ecología, UNAM, Campus Yucatán, PCTY, 97302, México, falcon@ecologia.unam.mx

La biodiversidad de nuestro planeta se distribuye en bacterias, arqueas, y organismos con núcleo (eucariontes), además de regiones genéticas envueltas en cápsides proteicas, sin capacidad de auto replicación (virus). Este gran ensamble de formas y genomas interactúa entre sí, a partir de relaciones históricas y ecológicas, para conformar a las comunidades. El flujo de materia y energía que ocurre por estas interacciones es la base de lo que llamamos ecosistemas.

            Un tipo de comunidad son los microbialitos, cuyas contrapartes fósiles, los estromatolitos, son las formas de vida más antigua que conocemos (datados hasta en 3,700 millones de años). Lo que es muy interesante de estos fósiles tan antiguos, es que no están conformados por un individuo o población, sino por una comunidad, es decir, las formas de vida más antiguas que conocemos, son comunidades. Existen en la actualidad ecosistemas acuáticos, tanto de agua dulce como salada, que sostienen a comunidades formadoras de microbialitos (Figura 1). Estas comunidades están sustentadas por la actividad de miles de bacterias, arqueas y virus que combinan sus capacidades metabólicas para hacer biomasa (alimento), misma que es utilizada por los diferentes integrantes, dando lugar a un flujo de materia y energía que vuelve a estas comunidades entidades autosustentables. Algunos de los metabolismos existentes en estas comunidades son la fotosíntesis, tanto oxigénica como anoxigénica, fijación de nitrógeno, desnitrificación, ciclaje del azufre y del fósforo. Estas comunidades además capturan carbono de la atmósfera en minerales de carbonato, como la calcita, lo que las vuelve muy importantes para contrarrestar los efectos del cambio climático global.

Figura 1. Microbialitos de Laguna Bacalar. a) arrecife de microbialitos jóvenes (aproximadamente 50 años de edad); b) acercamiento a superficie de microbialitos con microscopía estereoscópica (10x); c) microfotografía electrónica de barrido mostrando los filamentos de cianobacterias y la matriz mineral.

            En México hay una serie de ecosistemas acuáticos que albergan comunidades de microbialitos, como pozas de desierto en el Valle de Cuatro Ciénegas, lagos de cráteres en la Faja Volcánica Transversal, y arrecifes bacterianos en la Península de Yucatán (PY). Los microbialitos de la PY se desarrollan en lagos, lagunas y cenotes, en donde conforman algunos de los arrecifes bacterianos de agua dulce más grandes del mundo. Se han registrado estas comunidades en profundidades que van de la superficie a más de 30 m, en donde los sistemas ricos en carbonatos de la península de Yucatán, aunado a la claridad del agua, favorecen su desarrollo.

            Los microbialitos han existido en el planeta como un tipo de comunidad desde hace miles de millones de años y en México se han datado comunidades modernas hasta en 9,000 años. Es decir, los arrecifes bacterianos de tamaño colosal que vemos en algunos lugares de la PY, como en Laguna Bacalar, tienen miles de años de edad (Figura 2).

Figura 2. Microbialitos colosales en la Laguna de Bacalar, Quintana Roo, dando soporte e interactuando con los manglares.

El crecimiento de estas comunidades depende de que el agua sea transparente, que haya poca turbidez y sedimentación, y que no se vean afectadas sus estructuras, ya que solamente las primeras capas están vivas. Es decir, estas comunidades milenarias dependen de sistemas acuáticos sanos y de aguas transparentes. Desafortunadamente, durante la última década, se han favorecido prácticas agrícolas intensivas que son depredadoras del ambiente, ya que se basan en la deforestación y utilización de cantidades inmensas de agroquímicos. Esto ha provocado que el filtro natural constituido por selvas y manglares se haya reducido en regiones considerables de la PY, provocando la entrada de nitrógeno, fósforo y agroquímicos a los cuerpos de agua. Todo lo anterior permite que haya crecimiento de algas en el agua, lo cual las ha vuelto turbias (Figura 3). Aunado a este problema ambiental, se ha fomentado el turismo masivo y desordenado, sin que esta explosión demográfica resultante vaya acompañada de la infraestructura necesaria para el tratamiento de residuos, lo cual en conjunto, han provocado la pérdida de biodiversidad de las comunidades que forman microbialitos.                         Necesitamos recapacitar entonces sobre las acciones que estamos tomando como humanidad, al continuar con formas de desarrollo que atentan contra el equilibrio de la naturaleza. No es aceptable, por ejemplo, el deterioro de comunidades y ecosistemas milenarios en menos de una década. Estamos obligados a reestructurar la forma en que interactuamos con los ecosistemas de los que somos parte.

Figura 3. Laguna Bacalar con cambio de color del agua, aumento en la turbidez y producción primaria asociados al arrastre de suelo y agroquímicos por lluvia (agosto, 2020). Foto: EFECT Lab, ECoSur Chetumal, Dr. Héctor Hernández-Arana.

Referencias

  • Yanez-Montalvo A, Gómez-Acata S, Águila B, Hernández-Arana H, Falcón LI. The microbiome of microbialites in Bacalar lagoon, Mexico (2020) PLoS On
  • Valdespino-Castillo PM, Hu P, Merino-Ibarra M, López-Gómez LM, Cerqueda-Garcia D, González-De Zayas R, Pi-Puig T, Lestayo JA, Holman HYN, Falcón LI. Exploring biogeochemistry and microbial diversity of extant microbialites in Mexico and Cuba. Frontiers in Microbiology, 9 (2018).

Reseña de la autora

Luisa I Falcón. Investigadora Titular B de TC. Instituto de Ecología, UNAM. Parque Científico y Tecnológico de Yucatán. falcon@ecologia.unam.mx https://sites.google.com/a/ciencias.unam.mx/laboratorio-de-ecologia-bacteriana-instituto-de-ecologia-unam

Estudió la licenciatura de Biología en la Facultad de Ciencias de la UNAM, Maestría en Ciencias en el Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, UNAM y en la Université Aix Marseille, obtuvo el grado de doctora en Ciencias en la Universidad de Stony Brook. Desde el 2006 se desempeña como Investigadora Titular en el Instituto de Ecología, donde fundó el Laboratorio de Ecología Bacteriana, mismo que es parte de la Unidad Mérida de dicho Instituto en el Parque Científico y Tecnológico de Yucatán. Ha sido profesora invitada en la Universidad de Kyoto, Japón y en el Lawrence Berkeley National Laboratory, EUA.
Se ha especializado en el estudio de ecología microbiana y trabaja con tapetes microbianos, microbialitos y biofilms en diferentes ambientes acuáticos, incluyendo regiones tropicales, templadas y polares. Recientemente, ha comenzado a trabajar con microbioma de fauna silvestre. Es autora de varios trabajos de investigación, divulgación y capítulos de libro. Contribuye con iniciativas que busquen el desarrollo sostenible en sus diversos sitios de estudio.

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