¿Cómo se han adaptado los microbios al cambio climático?

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Los microbios se encuentran en la mayoría de los ambientes de la Tierra, desde las profundidades del océano hasta el aire que respiramos, e incluso viven dentro de otros seres vivos donde juegan un papel biológico importante. Son responsables de muchos procesos importantes, incluida la fijación de carbono y nitrógeno y la descomposición de moléculas orgánicas complejas. Los microbios son esenciales para la vida, sustentan a todos los organismos superiores.

Los estudios ambientales deben considerar la actividad a nivel microbiano y comprender cómo los microorganismos se adaptan a los entornos cambiantes. También necesitan comprender toda la biosfera microbiana, desde las especies individuales hasta los niveles de los ecosistemas. Además, el medio ambiente incluye factores abióticos como el agua, el aire, la temperatura, los minerales, los productos químicos y la luz solar junto con factores bióticos como los organismos, sus influencias en un área en particular y sus productos bioquímicos.

La actividad humana afecta el medio ambiente y todas las formas de vida, desde los organismos superiores hasta los ensamblajes microbianos. Las actividades agrícolas, como el uso de fertilizantes a base de nitrógeno y fósforo, pueden cambiar la composición del suelo y afectar a los microbios del suelo. La contaminación del océano puede causar cambios en la cantidad de microbios acuáticos.

Además, la radiación puede causar daño genético. La temperatura puede interrumpir la actividad de las especies microbianas, lo que conduce a su muerte. Los cambios en el medio ambiente pueden causar presión selectiva, favoreciendo a algunas especies sobre otras, lo que lleva a un cambio en los conjuntos microbianos dentro de una ubicación geográfica.

Aunque los efectos de la actividad humana y el cambio climático en los microorganismos están menos clasificados, los microbios son esencialmente una red de soporte orgánico para toda la vida trófica superior. Los cambios en la biodiversidad microbiana afectan la resistencia de otros organismos a los cambios en el clima y los ecosistemas.

A menos que se considere el papel de los microbios en el cambio climático y su respuesta a la actividad humana, faltará una comprensión básica de cómo afectamos a nuestro planeta. Los microbios responden a los cambios ambientales intercambiando información genética y perdiendo partes importantes de su material genético. La evolución microbiana es mucho más rápida que la de los organismos superiores.

La peculiar capacidad de las bacterias es absorber material genético de bacterias muertas. Un famoso experimento ha demostrado que cepas bacterianas inofensivas pueden matar ratones en presencia de microbios muertos debido a este tipo de transferencia de genes. Los microbios son organismos extraños que pueden adaptarse para vivir en los entornos más extremos en los que otros organismos pueden tener dificultades para vivir.

El cambio climático y la actividad humana afectan a todos los ecosistemas y poblaciones microbianas de diversas formas, desde bacterias terrestres hasta fitoplancton marino, arqueas, bacterias y diatomeas. La presión selectiva hace que las especies compitan entre sí, con diferentes resultados para cada una. Algunos cambios en los nutrientes pueden conducir a la selección a corto plazo, mientras que otros tardan más en adaptarse a estos cambios.

Capaces de adaptarse a los cambios ambientales mucho más rápidamente que las formas de vida superiores, los microbios en los ambientes marinos se han enfrentado a enormes presiones debido a la actividad humana. Los microbios son omnipresentes en los ambientes marinos y sustentan la red alimentaria que alimenta a miles de millones de personas en todo el mundo. El océano se ve particularmente afectado por el cambio climático porque secuestra hasta el 30 % del dióxido de carbono derivado del hombre y es sensible a los cambios de pH. Por lo tanto, comprender la adaptación microbiana marina es fundamental para los científicos.

Un estudio reciente proporcionó un modelo que predice y estima la adaptación microbiana a los cambios en los océanos. Históricamente, ha sido difícil predecir con certeza cómo responderán los microorganismos marinos en el entorno marino en el futuro, pero el estudio proporcionó una mejora significativa en el conocimiento sobre este factor ambiental utilizando el modelo.

Al modificar las simulaciones de las condiciones oceánicas causadas por el cambio climático futuro, los investigadores descubrieron que los microorganismos marinos respondían de dos maneras. Algunas especies pueden cambiar fácilmente, lo que les da una ventaja a corto plazo, lo que les ha ayudado a prosperar sin mucha preparación. Las especies competidoras seleccionadas se reprodujeron brevemente una vez que subieron las temperaturas. Según los autores del estudio, ambas estrategias pueden compararse con la historia de la tortuga y la liebre.

Las dos estrategias de adaptación ofrecieron un enfoque diferente para que los microbios facilitaran una respuesta al calentamiento del océano. El estudio tiene implicaciones más amplias para investigar las respuestas microbianas al cambio climático antropogénico. El estudio también mostró cómo la relación entre los períodos de tiempo biológicos y físicos determina el resultado de la evolución, que es información importante para las predicciones actuales del cambio climático.

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El fitoplancton son microorganismos eucariotas marinos que juegan un papel crucial en la fijación de carbono (realizando la mitad de la fijación de carbono fotosintético total a nivel mundial) y se distribuyen en un área geográfica más grande que las plantas terrestres. Además, el fitoplancton tiene una alta tasa de rotación y se ve menos afectado por el cambio estacional.

Estos microorganismos marinos responden rápidamente a los cambios climáticos, provocando cambios en la floración en la superficie de los cuerpos de agua. La floración está influenciada por controles de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba, y los estudios muestran que las floraciones de fitoplancton han aumentado durante el último siglo. Un factor que contribuye es la pérdida de hielo marino, que permite que penetre más luz solar en los océanos, lo que lleva a una mayor producción primaria potencial. Sin embargo, las predicciones de estos efectos son contradictorias.

Este artículo fue una breve descripción de cómo los microbios se están adaptando al cambio climático causado por la actividad humana y las presiones ambientales. Comprender cómo el cambio climático afecta a los microbios y contribuye al cambio climático es un área clave de las estrategias de mitigación del cambio climático que en gran medida no se ha abordado hasta la fecha. La búsqueda continúa.

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