La ecología de lo invisible. Diversidad microbiana y sostenibilidad

¿Podrías hablarnos de la importancia de tus investigaciones en términos de sostenibilidad y mitigación o adaptación a los efectos del cambio climático? 
En el Laboratorio de Ecología Bacteriana del Instituto de Ecología de la UNAM trabajamos en diferentes ecosistemas para entender cómo se estructura la diversidad microbiana, y cuál es su papel en la regulación de los ciclos biogeoquímicos. Los microorganismos se encuentran en la base del ciclaje elemental —la transformación de elementos en los procesos bioquímicos—, y son fundamentales en los ciclos de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre. Nuestro trabajo de investigación ha desarrollado el conocimiento básico para poder determinar si los ecosistemas están funcionando como fuentes o sumideros de gases de efecto invernadero (GEI).

Se trata de un campo investigación inter y transdisciplinario por naturaleza. Hacemos investigación cooperativa con colegas de todo el mundo, de forma virtual desde la prepandemia y hemos logrado incluir a diferentes grupos de investigadores.
Somos parte de diversas iniciativas internacionales, como es el caso de la investigación científica que desarrollamos en la Antártida, que busca caracterizar comunidades que forman tapetes microbianos y predecir el efecto del cambio ambiental sobre estos. También trabajamos con el efecto del cambio ambiental sobre la salud de los organismos y los ecosistemas en iniciativas que buscan entender cómo se estructura el holobioma (conjunto formado por microbioma más el viroma) de la fauna silvestre en sitios conservados y degradados, para así poder predecir la aparición de eventos pandémicos. Otros modelos de trabajo incluyen a los microbialitos, que son comunidades semejantes a los fósiles más antiguos que conocemos y que nos ayudan a entender cómo se estructuran las comunidades.


Parte de tus intereses se relacionan con investigación microbiana en entornos acuáticos, ¿podrías describir en qué consiste? 
La investigación microbiana en sistemas acuáticos busca entender qué microorganismos forman parte de los ecosistemas en sus diferentes compartimentos —agua, sedimentos, estructuras— y cuál es su papel funcional. Su estudio permite reconocer cómo se estructuran los ecosistemas y detectar si hay cambios en su estado productivo en general: cuando hay aumento en los nutrientes disponibles se promueve el aumento en la producción primaria y esto lleva a un desequilibrio en el ecosistema que se asocia a la liberación de GEI. Este tipo de caracterización, tanto del componente biológico como del ambiental, nos permite conocer el estado de salud de los cuerpos de agua de los que depende el desarrollo de las comunidades; lo cual es la base para fomentar el desarrollo sostenible.  


¿Has trabajado también sobre estromatolitos, cianobacterias, y arrecifes bacterianos?, ¿qué son y cuál es su papel en la sostenibilidad de los ecosistemas con los que están vinculados? 
Nuestro Laboratorio de Ecología Bacteriana (LEBac) está trabajando en sitios que albergan estromatolitos, llamados así a partir de los vocablos griegos lithos (roca) y stroma (capas). Se trata de estructuras formadas por la actividad microbiana que fomenta el depósito de minerales carbonatados. En México hay una serie de sitios acuáticos que albergan estromatolitos. Estas estructuras forman comunidades que están entre las más biodiversas; tienen aproximadamente diez millones de células por gramo y hay más de ocho mil especies microbianas. Los estromatolitos están formados en su mayoría por bacterias. Las cianobacterias son las bacterias más importantes en estas estructuras en términos de biomasa y su papel como productoras primarias es fundamental.

Los estromatolitos son reservorios de carbono, fundamentales en la producción de oxígeno, responsables del ciclaje del carbono, el nitrógeno y el azufre en los sistemas acuáticos en donde se desarrollan y, además, sirven de hogar a juveniles y larvas de muchas especies de peces e invertebrados. Esta es la razón por la que se ha señalado su semejanza con los arrecifes y de ahí viene el concepto de “arrecifes bacterianos”.


Parte de tu trabajo se realiza en la laguna de Bacalar, en Quintana Roo, ¿cuál es la importancia de la biodiversidad a nivel microscópico en ese sitio? 
La laguna Bacalar es hogar del arrecife bacteriano en agua dulce más grande del mundo. Las comunidades se distribuyen a lo largo de sus más de cuarenta y cinco kilómetros de costa y dentro de sus cenotes. Las condiciones ambientales en Bacalar, que incluyen saturación de carbonatos y sulfatos, clima tropical y aguas cristalinas, fomentan la precipitación de minerales carbonatados por las comunidades microbianas que forman los estromatolitos.

Hemos definido dos biorregiones de estromatolitos en Bacalar, asociados a la conductividad del agua, la cual a su vez está definida por la circulación en la laguna. Entender la diversidad de los estromatolitos de Bacalar ha permitido conocer a mayor profundidad la historia de la laguna, el cuerpo de agua dulce superficial más grande de la península de Yucatán.

También hemos podido detectar el efecto del aumento de nutrientes nitrogenados y fosforados sobre las comunidades de la laguna, nutrientes que provienen de campos de cultivo bajo un modelo agrícola intensivo, usando gran cantidad de fertilizantes y deforestando la selva. Estas prácticas están afectando la salud del sistema lagunar; los estromatolitos sirven como un termómetro biológico para entender estos cambios, de modo que sea posible predecir problemas de salud asociados que afectan tanto a las poblaciones humanas como al ecosistema. 


Esta es otra de las áreas que abarca tu trabajo: microbiomas y salud humana. ¿Podrías describir este campo de investigación? 
Todos los organismos tenemos un microbioma compuesto por el conjunto de microorganismos que habitan en nuestros cuerpos a lo largo de toda la vida. Al caracterizar el microbioma de las poblaciones humanas hemos podido identificar cómo el estilo de vida (por ejemplo, un estilo agrícola en comparación con uno urbano) tiene efectos sobre nuestros microbiomas. Esto nos está ayudando a entender el valor de los diferentes estilos de vida para la salud y a identificar qué modificaciones en el microbioma se asocian con enfermedades; por ejemplo, con un mayor índice de diabetes y enfermedades metabólicas en poblaciones urbanas. 


Has participado en equipos internacionales de investigación en la Antártida, ¿puedes hablarnos un poco sobre esa experiencia y sobre el consorcio internacional con el que colaboras?
La Antártida representa el último territorio prístino de nuestro planeta. Ahí solo se permiten actividades de investigación para la paz. La salud de la Tierra depende de la salud de las regiones polares, pues ahí se forman las aguas profundas oceánicas, que son las que regulan el clima global. México no forma parte del Tratado Antártico (ver recuadro), pero desde la Agencia Mexicana de Estudios Antárticos estamos buscando participar en este esfuerzo internacional por conservar y comprender las regiones polares antárticas.

En la Antártida los ecosistemas terrestres están definidos por los patrones de desglaciación y formación de hielo. Al derretirse el hielo en el verano austral, hay disponibilidad de agua y en este deshielo se forman tapetes microbianos. Nuestro grupo es parte de consorcios internacionales que buscan entender la diversidad que forma estos tapetes, cómo cambian en el tiempo y el papel que juegan en los ciclos biogeoquímicos. Gracias a los convenios de cooperación internacional que tiene México a través de la Agencia Mexicana de Cooperación Internacional para el Desarrollo (AMEXCID), hemos podido insertarnos en iniciativas de los Institutos Antárticos de Uruguay, Argentina y Chile. 


Elaborado con información de la Secretaría del Tratado Antártico, https://www.ats.aq/index_s.html y de la Agencia Mexicana de Estudios Antárticos, https://antartidamexico.org/.

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