El suelo de la cresta rocosa en la Antártida Central nunca ha contenido microorganismos.
Por primera vez, los científicos han descubierto que no parece haber vida en el suelo en la superficie de la tierra. El suelo proviene de dos crestas rocosas azotadas por el viento en el interior de la Antártida, a 300 millas del Polo Sur, donde miles de pies de hielo penetran en las montañas.
"La gente siempre ha pensado que los microbios eran resistentes y podían vivir en cualquier lugar", dice Noah Firer, un ecólogo microbiano de la Universidad de Colorado Boulder cuyo equipo estudia el suelo. Después de todo, se han encontrado organismos unicelulares que viven en respiraderos hidrotermales con temperaturas superiores a 200 grados Fahrenheit, en lagos de menos de media milla de hielo en la Antártida, e incluso a 120,000 pies sobre la estratosfera de la Tierra. Pero después de un año de trabajo, Ferrer y su estudiante de doctorado Nicholas Dragon todavía no han encontrado ningún signo de vida en el suelo antártico que recolectaron.
Firer y Dragone estudiaron suelos de 11 cadenas montañosas diferentes, que representan una amplia gama de condiciones. Los que provienen de áreas de montaña más bajas y menos frías contienen bacterias y hongos. Pero en algunas montañas de las dos cadenas montañosas más secas, más secas y frías no hay signos de vida.
"No podemos decir que sean estériles", dijo Ferrer. Los microbiólogos están acostumbrados a encontrar millones de células en una cucharadita de suelo. Por lo tanto, un número muy pequeño (por ejemplo, 100 células viables) puede escapar de la detección. "Pero hasta donde sabemos, no contienen microorganismos".
Ya sea que un suelo esté realmente desprovisto de vida o luego se descubra que contiene algunas células sobrevivientes, los nuevos hallazgos recientemente publicados en la revista JGR Biogeosciences podrían ayudar en la búsqueda de la vida en Marte. El suelo antártico está permanentemente congelado, lleno de sales tóxicas, y no ha tenido mucha agua líquida durante dos millones de años, similar al suelo marciano.
Fueron recolectados durante una expedición financiada por la Fundación Nacional de Ciencias en enero de 2018 a áreas remotas de las montañas Transantárticas. Pasan por el interior del continente, separando la meseta polar alta en el este del hielo bajo en el oeste. Los científicos se instalaron en el glaciar Shackleton, un cinturón de hielo transportador de 60 millas que fluye por un abismo en las montañas. Usaron helicópteros para volar a grandes altitudes y recolectar muestras arriba y abajo del glaciar.
En las cálidas y húmedas montañas al pie de un glaciar, a solo unos cientos de pies sobre el nivel del mar, descubrieron que el suelo estaba habitado por animales más pequeños que una semilla de sésamo: gusanos microscópicos, tardígrados de ocho patas, rotíferos y pequeños gusanos. llamado Springtails. Insectos alados. Estos suelos arenosos y desnudos contienen menos de una milésima parte de la cantidad de bacterias que se encuentran en un césped bien manejado, suficiente para proporcionar alimentos para los pequeños herbívoros que acechan debajo de la superficie.
Pero estos signos de vida desaparecieron gradualmente cuando el equipo visitó las montañas superiores más profundas en el glaciar. En la parte superior del glaciar, visitaron dos montañas, Mount Schroeder y Mount Roberts, que tienen más de 7,000 pies de altura.
Las visitas a Schroeder Mountain fueron brutales, recuerda a Byron Adams, biólogo de la Universidad Brigham Young en Provo, Utah, quien dirigió el proyecto. La temperatura en este día de verano está cerca de 0 ° F. El viento aullante evaporó lentamente el hielo y la nieve, dejando al descubierto las montañas, una amenaza constante para el levantamiento y el lanzamiento de las palas del jardín que habían traído para desenterrar la arena. La tierra está cubierta de rocas volcánicas rojizas que han sido erosionadas durante cientos de millones de años por el viento y la lluvia, dejándolas picadas y pulidas.
Cuando los científicos levantaron la roca, descubrieron que su base estaba cubierta con una corteza de sales blancas: cristales tóxicos de perclorato, clorato y nitrato. Los percloratos y cloratos, sales de reactiva corrosiva utilizadas en combustible de cohetes y blanqueador industrial, también se encuentran en abundancia en la superficie de Marte. Sin agua para lavar, la sal se acumula en estas montañas Antárticas Decas.
"Es como una muestra en Marte", dijo Adams. Cuando coloca una pala, "Sabes que eres lo primero que hay que perturbar el suelo en una eternidad, tal vez millones de años".
Los investigadores sugirieron que incluso en tales altitudes y en las condiciones más duras, aún encontrarían microorganismos vivos en el suelo. Pero esas expectativas comenzaron a desvanecerse a fines de 2018, cuando Dragon utilizó una técnica llamada reacción en cadena de polimerasa (PCR) para detectar el ADN microbiano en la suciedad. Dragon probó 204 muestras de montañas por encima y por debajo del glaciar. Las muestras de montañas más bajas y frías arrojaron grandes cantidades de ADN; Pero la mayoría de las muestras (20%) de altas altitudes, incluida la mayoría de Mount Schroeder y Roberts Massif, no se probaron para ningún resultado, lo que indica que contenían muy pocos microorganismos o tal vez ninguno en absoluto.
"Cuando comenzó a mostrarme algunos resultados, pensé, 'algo está mal'", dijo Ferrell. Pensó que debía haber algo mal con la muestra o el equipo de laboratorio.
Dragon luego realizó una serie de experimentos adicionales para buscar signos de vida. Trató el suelo con glucosa para ver si ciertos organismos en el suelo lo convirtieron en dióxido de carbono. Estaba tratando de descubrir un químico llamado ATP, que es utilizado por toda la vida en la Tierra para almacenar energía. Durante varios meses, cultivó piezas de tierra en varias mezclas de nutrientes, tratando de convencer a los microorganismos existentes para que se conviertan en colonias.
"Nick arrojó el fregadero de la cocina a estas muestras", dijo Ferrell. A pesar de todas estas pruebas, todavía no encontró nada en algunos suelos. "Es realmente sorprendente".
Jacqueline Gurdial, un microbiólogo ambiental de la Universidad de Guelph en Canadá, llama a los resultados "atractivos", especialmente los esfuerzos de Dragon para determinar qué factores influyen en la probabilidad de encontrar microorganismos en un lugar determinado. Descubrió que las altitudes y las altas concentraciones de clorato eran los predictores más fuertes de falta de detectar la vida. "Este es un descubrimiento muy interesante", dijo Goodyear. "Esto nos cuenta mucho sobre los límites de la vida en la tierra".
Ella no está completamente convencida de que su suelo no tenga vida, en parte debido a sus propias experiencias en otra parte de la Antártida.
Hace varios años, estudió suelos de un entorno similar en las montañas Transantárticas, un lugar a 500 millas al noroeste del glaciar Shackleton llamado University Valley que puede no haber tenido temperaturas significativas de humedad o derretimiento durante 120,000 años. Cuando lo incubó durante 20 meses a 23 ° F, una temperatura típica de verano en el valle, el suelo no mostró signos de vida. Pero cuando calentó muestras de suelo unos pocos grados por encima de la congelación, algunos mostraron un crecimiento bacteriano.
Por ejemplo, los científicos han descubierto que las células bacterianas permanecen vivas incluso después de miles de años en glaciares. Cuando quedan atrapados, el metabolismo de la célula puede ralentizar un millón de veces. Entran en un estado en el que ya no crecen, sino que solo reparan el daño del ADN causado por los rayos cósmicos que penetran en el hielo. Goodyear especula que estos "sobrevivientes lentos" pueden ser los que encontró en College Valley: sospecha que si Dragone y Firer hubieran analizado 10 veces más tierra, podrían haberlos encontrado en Roberts Massif o Schroeder Mountain.
Brent Christner, quien estudia microbios antárticos en la Universidad de Florida en Gainesville, cree que estos suelos secos y a gran altitud podrían ayudar a mejorar la búsqueda de la vida en Marte.
Señaló que la nave espacial Viking 1 y Viking 2, que aterrizó en Marte en 1976, realizaron experimentos de detección de vida basados ​​en parte en estudios de suelo bajo de la costa de la Antártida, una región llamada valles secos. Algunos de estos suelos se mojan por el agua de fusión en el verano. Contienen no solo microorganismos, sino en algunos lugares también pequeños gusanos y otros animales.
En contraste, los suelos secos más altos del Monte Roberts y el Monte Schroeder pueden proporcionar mejores terrenos de prueba para instrumentos marcianos.
"La superficie de Marte es muy mala", dijo Christner. "Ningún organismo en la Tierra puede sobrevivir en la superficie", al menos la pulgada superior o dos. Cualquier nave espacial que vaya allí en busca de la vida debe estar preparada para operar en algunos de los lugares más duros de la Tierra.
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