El Río Tinto

Viviendo en el oro del tonto

Por: Leslie Mullen

Un grupo de investigadores se dedica al estudio de una bacteria quimiolitotrófica que sobrevive consiguiendo su energía oxidando pirita, también conocida como el “oro del tonto”

Los meandros rojo brillante de un río atraviesan la campiña del Sudoeste español, sus aguas son tan ácidas que corroen el metal. Esta imagen nos trae al pensamiento los peores excesos de la polución industrial, y los científicos durante mucho tiempo asumieron que una mina de cobre local había contaminado el río Tinto.

La actividad minera en el río Tinto data de al menos 5000 años atrás, aunque si bien esto ha alterado al río no es el único responsable de sus actuales condiciones. El drenaje de rocas ácidas es un proceso natural que ocurre cuando agua, oxigeno y bacterias interaccionan con materiales sulfurosos produciendo soluciones altamente acidificadas. La cuenca del río Tinto discurre por la franja pirítica Ibérica, una de las mayores formaciones de complejos sulfurosos del mundo. La pirita es sulfuro de hierro (FeS2), y también se la conoce como el “oro de tontos”.

Ricardo Amils es el director del Laboratorio de Microbiología Aplicada de la Universidad Autónoma de Madrid, y asociado con el centro español de Astrobiología. Amils ha estado estudiando el ecosistema del río Tinto durante 10 años, y comenta que el color rojo del agua y su pH medio cercano a 2 se debe a la abundancia natural de sulfuros. Amils piensa que unas bacterias que viven en el río convierten estos sulfuros en ácido sulfúrico, lo que le da al río su bajo pH y otras oxidan el hierro, lo que le da su característico color rojo. Aunque los sulfuros y el hierro se oxidan naturalmente en contacto con el aire, las bacterias actúan de catalizador acelerando las reacciones en gran medida.

Amils declara: “La composición del agua y sus elevadas temperaturas a todo lo largo del año favorecen el crecimiento de bacterias quimiolitoroficas, las cuales existen en grandes cantidades en el rio y posiblemente en las aguas subterráneas. Las características más relevantes del sistema, ácido sulfúrico y altas concentraciones de iones férricos, son producto de actividades quimiolitotroficas que usan pirita y otros minerales ricos en azufre”.

La quimiolitotrofía es un proceso metabólico que usan algunos microorganismos para procurarse energía a partir de moléculas inorgánicas. En el caso del río Tinto, bacterias “comedoras de rocas” como Leptospirillum ferrooxidans y Acidithiobacillus ferrooxidans consiguen su energía oxidando los iones de hierro ferroso (Fe2+) de la pirita, convirtiendolos en iones férricos (Fe3+). (El Acidithiobacillus tambien es capaz de conseguir energía oxidando el sulfuro). A causa de la pequeña cantidad de energía que se genera en la oxidación de ión ferroso a férrico estas poblaciones de bacterias han de oxidar una gran cantidad de hierro para crecer. Como resultado, relativamente pequeños crecimientos en la población bacteriana producen la precipitación de masivas cantidades de hierro férrico.

No se conoce precisamente el mecanismo por el que las bacterias oxidan el hierro ferroso. Los científicos creen que el proceso depende de fuerzas tanto químicas como biológicas trabajando en conjunción.

La combinación de ácido sulfúrico y hierro férrico en el agua produce condiciones que promueven la oxidación de otros metales, como arsénico, cobre, cadmio y níquel. Muchos metales se vuelven mucho mas solubles cuando se oxida, por lo que esto aumenta la concentración de metales en el río.

La química del río Tinto no es absolutamente única – la mina de la Montaña de Hierro en California, por ejemplo, puede alcanzar niveles de pH semejantes debido a actividad quimiolitotrofica – pero su longitud lo convierte en ideal para el estudio de vida basada en sulfuros y hierro.

“Microbios y sustrato se encuentran en muchos lugares del mundo” dice Amils. “Lo que hace al Tinto diferente es la proporción: 90 Km. de río ácido. Esto probablemente facilita la adaptación de muchos sistemas distintos”.

De hecho, las bacterias no son las únicas formas de vida que se encuentran en el río. El equipo de Amils ha recogido unos 1300 organismos diferentes, incluyendo arqueobacterias, levaduras, hongos y protistas. La biomasa más abundante en el río parecen ser algas. Masas de algas cubren a menudo la superficie del agua, tiñendo las rojas aguas de verde y produciendo burbujas de oxigeno. Amils piensa que es inexplicable como unos organismos eucarióticos como las algas son capaces de prosperar en estas duras condiciones de acidez y concentraciones metálicas tan elevadas (Los eucariotas son organismos que tienen una membrana nuclear compartimentando el DNA en sus células).

Pero Ken Nealson, astrobiólogo del Laboratorio de propulsión a chorro de la NASA, sostiene que para los eucariotas no es difícil mantener los ácidos fuera de la célula. Los eucariotas simples a menudo sobreviven en ambientes con bajo o alto pH, así como en extremos de salinidad y sequía.

“Los estudios de cualquier ambiente extremo incrementa nuestra comprensión de la evolución y la adaptación” según Nealson. “Una cosa que a menudo se olvida es que raramente se encuentra un extremo aislado y una adaptación a una variable casi siempre esta conectada con adaptaciones a otras.”

Describir la biología del Tinto puede ayudar a Amils y a otros a entender el desarrollo de la vida en la Tierra. Por ejemplo, el río Tinto puede ser un modelo real de vida Proterozoica (2.5 x 109 a 544 x 106 años atrás), desde que aparecieron por vez primera las algas aeróbicas en dicho periodo. Sin embargo Amils dice que la biología del Tinto puede tener una conexión incluso en un pasado más lejano, con la Era Arcaica (3.8 a 2.5 x 109 años atrás).

“La mayoría de los microbios que se pueden encontrar en el río Tinto probablemente existían en la era Arcaica” dice Amils. El cita evidencias moleculares recientes de la presencia de algas hace 2.7 miles de millones de años en Pibara (Australia). En Pibara hay también evidencia de la existencia al completo del ciclo del sulfuro, con reacciones redox (reducción/oxidación) datadas hace 3.5 miles de millones de años.

Amils continua “El hierro fue masivamente precipitado en Pibara, y todos esos ingredientes están actualmente operando en el río Tinto. La única diferencia es que el sistema arcaico australiano tuvo lugar en un ambiente marino superficial, mientras que el río Tinto corresponde a un sistema acuatico terrestre”.

La investigación de la biología del Tinto puede asimismo determinar hasta que punto el fraccionamiento del hierro puede usarse como biomarcador en la búsqueda de vida en la Tierra y otros planetas. En otras palabras, ¿podemos buscar la división de isótopos de hierro en una roca como evidencia de que allí existió alguna vez vida basada en el hierro?.

Según Nealson, “La investigación en el río Tinto podría con casi total seguridad ayudarnos a determinar si el fraccionamiento del hierro ocurre en estos ambientes acidos. Hasta que punto pueda ser un buen marcador dependerá de los resultados. Incluso si la respuesta es no, la utilidad del rio es determinante para el aprendizaje acerca del metabolismo del hierro en otros ambientes”.

Para Amils el estudio de la biología del río Tinto puede ayudarnos a entender mejor como un sistema basado en el hierro puede funcionar. “Hasta ahora los biohidrometalurgicos se habían concentrado en los sulfuros puesto que pensaban que la vida basada en el hierro no podía ser eficiente. El río Tinto y otros sistemas nos muestran que esto no es cierto. Pero aun necesitamos determinar cuales son los productos en este metabolismo, como podemos reconocerlos y cuales serían los instrumentos adaptados para detectarlos”.

Cabe la posibilidad de que organismos similares a los encontrados en el río Tinto pudieran haberse desarrollado en Marte. El suelo marciano parece rojizo debido al hierro, y algunos científicos creen que Marte tuvo una vez ríos y otras formas de agua en superficie. Asimismo, Marte es también un planeta rico en azufre, por lo tanto posibles microorganismos podían haber sobrevivido en Marte oxidando sulfuros.

“Necesitamos aprender mas acerca de Marte antes de calibrar si esta es una Buena analogía”, dice Nealson. “Sin embargo, dado que la producción de ácido sulfúrico requiere oxigeno, y puesto que no existen vías sencillas de generar este ácido sin él, conocer la historia oxidativa de Marte puede ser muy importante. En cualquier caso, el río Tinto es un magnifico lugar para comprender la adaptación y evolución de la vida, obligándonos a pensar en vida en cualquier lugar”

Investigadores del Centro de Astrobiología han sugerido que el río Tinto también se podría parecer a Europa. Se piensa que este satélite de Júpiter tiene un océano ácido y salado bajo la capa externa de hielo. Por eso, el río Tinto podría constituir un escenario único para investigar la posibilidad de vida basada en sulfuros en Europa.

A continuación

Amils está colaborando con diferentes grupos del Instituto de Astrobiología de la NASA para caracterizar las formaciones de hierro del río Tinto y la diversidad eucariótica del sistema. También está utilizando técnicas convencionales y moleculares para caracterizar la diversidad procariótica con objeto de entender el funcionamiento global del sistema.

“Creemos que la “quimiolitotrofía” es un sistema antiguo de obtención de energía, y necesitaríamos saber más acerca de él. Por ejemplo, hemos de comprender que ocurrió con el hierro en la era Arcaica. Hay muchas cuestiones que podemos empezar a investigar usando un sistema vivo: Y esta es la ventaja del Tinto”.

Texto extraído de Astroseti

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