El río de la vida

imposibleEl río Tinto es el afluente de ácifo sulfúrico más grande de la Tierra. En sus aguas viven infinidad de organismos y microorganismos adaptados a una acidezextrema, como el hongo Demateaceo (imágenes 1 y 3), el protozoo Euglena mutabilis (imagen 8) o las diatomeas (imagen 9). El científico que aparece en dosde estas imágenes es el microbiólogo Ricardo Amils, que hizo ver a la comunidad científica que el río Tinto no es un río contaminado sino un ecosistema único. Fotos 5, 6 y 7: Carol Stoker/NASA. Fotos 2 y 4: Luis Miguel Ariza.

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La carrera del catedrático de microbiolo-gía Ricardo Amils puede describirse comola historia de un hombre ligado a un río.Al igual que muchos paleontólogos queunen su destino a los lugares que les hanproporcionado tesoros inigualables –lafamilia Leakey y sus hallazgos de homí-nidos en la garganta de Olduvai, en Tan-zania, o Donald Johanson y el descubri-miento de “Lucy”, el ancestro humanomás famoso, en Hadar, Etiopía–, Amilsha contraído una deuda topográfica conuno de los ríos más enigmáticos y extra-ños del mundo.

El río Tinto, en la provincia de Huelva,acumula varios superlativos. Es el río deácido sulfúrico más largo y grande cono-cido, y realmente en todo el planeta no seha descubierto nada similar: más de 92kilómetros de aguas rojas y tintadas quesurgen del interior de la mina de cobre acielo abierto más grande del que toma sunombre –las minas de Riotinto–, y que dis-curren hasta desembocar en el Atlántico.Hasta que Amils no se encontró con él,todo el mundo pensaba que el río rojo erauna simple porquería, un subproductonada deseable de la minería, un ejemploextremo del poder destructivo del hom-bre como ocurre en menor grado conotros tantos ríos contaminados que reco-rren la península, una triste historia. Tuvoque ser este catedrático catalán el quedemostrara que el mundo estaba equivo-cado. El río hierve de vida –desde las bac-terias, pasando por los hongos, las algas,los protistas y algunos animales unicelu-lares–, una vida imposible que consiguesobrevivir en ambientes extremos y muyácidos, con un pH cercano a 2.

Pero el río que alberga una vida impo-sible contiene una dimensión que ha tras-cendido con los años. Apunta a un sistemade vida exportable a otros planetas, comoMarte. Por difícil que parezca, es posibleconcebir un tipo de vida en este río quepodría sobrevivir en el planeta rojo. Deesta manera, la investigación ha llevado aAmils y sus colegas a internacionalizar sutrabajo. Amils comparte su laboratorio enel Centro Molecular Severo Ochoa, de laUniversidad Autónoma y el CSIC, con sutrabajo en el Centro de Astrobiología, un

organismo español fundado en el seno delINTA (el Instituto Nacional de TécnicaAeroespacial) y el propio CSIC. Pero elrío Tinto ya aparece en la enorme y com-pleja página web de la NASA, la agenciaespacial norteamericana, que lo tiene enel punto de mira. Y al sorprendente guiñoy posterior asombro de los científicos nor-teamericanos le sigue el interés de la ESA,la Agencia Espacial Europea.

El hombre y el ríoAmils siempre ha pensado que su relacióncon el río fue una especie de premonición.Su padre trabajaba para una compañíainglesa, Imperial Chemical Industry (ICI),asociada a las minas de Riotinto. Fue eldestino del viaje de luna de miel de los pro-genitores de Amils. “Mi madre pensabaque aquello era un desastre, estaba todosucio”, recuerda. Mucho más adelante, enlos años ochenta, y ya como catedrático,Amils recibió una oferta de un proyectoeuropeo para evaluar las técnicas de bio-lixiviación a altas temperaturas (el uso debacterias para extraer metales en las minas).Una de las empresas del proyecto era laque explotaba las minas de Riotinto, yun colega le sugirió que podría ser intere-sante ensayar esta metodología con mi-neral de Riotinto, enormemente rico en calcopirita, es decir, sulfuro de cobre y hierro. La cuestión estribaba en utilizarmicroorganismos termófilos (que resistenaltas temperaturas) para robarle el cobreal mineral. “La primera reunión la tuvi-mos en Huelva, y ni siquiera había visto elrío”. El proyecto finalmente no fructificó,pero Amils se encontró con el río rojo, ysu primer pensamiento fue: “qué cosa tanrara”. Ante lo que, a todas luces y para todoel mundo, era un río contaminado por laactividad minera.

Y sin embargo, hablamos de un río de92 kilómetros. Una polución descomu-nal en todo caso. El proyecto no tenía nadaque ver con el río, pero Amils se interesópor estudiar el fenómeno. Un río que lle-vaba contaminado por una actividad mineraque se remontaba hasta hace unos 5.000años. En la parte donde nace el río elintenso olor a azufre casi puede mascarseen el aire, superando incluso el despren-

dido por las acículas de los pinos. Cierta-mente, la visión del río contaminado chocacon un entorno natural bellísimo. El ríonace del interior de las propias minas, porlo que era fácil deducir que era simple-mente un producto de esa actividad.

Del estudio de las aguas rojas de lamina –para aislar determinados micro-organismos– empieza a emerger un de -safío, y es averiguar qué ocurre una vezque esas aguas abandonan las minas. EnPuente Gadea, por ejemplo, el río per-siste en su color. Y a lo largo de toda suextensión, y tras varios viajes y recogidasde muestras, Amils descubrió que el ríono es sólo un “río contaminado”, sino quealgo lo mantiene como tal. La idea de unreactor biológico alimentado por bacte-rias capaces de oxidar hierro y despren-der ácido sulfúrico empieza a tomar gra-dualmente forma en su mente. El río nacede una mina y es mantenido por los mismos microorganismos que se hanencontrado asociados a los minerales. “Laconclusión era obvia, pero el métodocientífico te obliga a demostrarla”.

Algas en aguas ácidas Uno de los aspectos más chocantes escomprobar cómo las algas colonizan unasaguas cuyo pH resulta extremadamenteácido. Tienen un color verdoso y se venperfectamente en la orilla. Las algas sonsistemas eucarióticos, organismos com-plejos en cuanto a su organización celu-lar. ¿Cómo es posible que puedan sub-sistir en una zona contaminada por meta-les pesados? “Es un primer indicio de quesucedía algo muy extraño”, dice Amils.Pero a partir de aquí, alguien que quieradedicarse a establecer la ecología micro-biana de un río como éste, tiene que reco-ger muestras y muestras a lo largo de losaños. No basta con realizar unas cuantasrecogidas, analizarlas, y gritar “eureka”.La segunda pista sugiere que el propiorío, por su carácter mediterráneo y su ubi-cación geográfica, en la provincia deHuelva, recibe copiosas lluvias, pero envez de diluir su acidez, resiste los emba-tes exteriores.

“La capa freática del Andévalo es muypotente, y el agua es uno de los proble-

Luis Miguel Ariza

El río Tinto, uno de los afluentes más enigmáticos y extraños del mundo, es un complejoecosistema de ácido sulfúrico que alberga formas de vida que podrían sobrevivir en Mar-te. El microbiólogo Ricardo Amils ha conseguido con estos hallazgos poner al río onubenseen el punto de mira de la NASA.

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mas que siempre ha tenido la minería dela zona. Pero volvías al río Tinto y encon-trabas siempre lo mismo. Las algas apare-cían donde siempre, y se recreaba otra vezel mismo ecosistema. Eso no correspondea un lugar contaminado”. En términos físi-cos o estructurales, el río es como unpuente que mantiene su forma pese a laerosión de los agentes externos. O en tér-minos de naturaleza de materiales, unaperturbación puede alterar un materialpero, si es lo suficientemente estable,vuelve otra vez al punto de equilibrio.

Caleidoscopio de seres vivos El estudio sistemático de la ecología deeste río es sorprendente. No solamentealgunos tipos de algas sobreviven en estasaguas ácidas. Se han encontrado pro-tistas como las amebas e incluso anima-les unicelulares. Conviene reunir los datosde una ecología sorprendente que vivetan campante en un ambiente líquidohecho de ácido sulfúrico y metales pesa-dos. Se han aislado más de 1.300 orga-nismos. Es un auténtico caleidoscopio deseres vivos, cuyos nombres latinizadosresultan absolutamente desconocidos parael gran público, aunque son bien visiblesal microscopio.

En el río Tinto no hay peces, ni inver-tebrados, ni siquiera insectos acuáticos.Pero allí abundan las algas del géneroKlebsormidium, diatomeas, organismosunicelulares provistos de cloroplastoscomo es el caso de Euglena, y hongos co-mo Scytalidium acidophilum, Lecythopho-ra hoffmannii o como Acremonium sp. Yasí podríamos seguir nombrando cente-nares de especies. La nota más sorpren-dente es que todos estos seres complejos,que están un escalón evolutivo porencima de las bacterias, están represen-tados en estas aguas rojas con más diver-sidad que las propias bacterias (las másimportantes son las llamadas “comedo-ras de piedras” como Leptospirillum ferro-oxidans y Acidithiobacillus ferrooxidans, cuyaacción es oxidar la pirita para extraerenergía).

La vida compleja en el río Tinto esnetamente más abundante en términosde biodiversidad que la vida simple. “Lacantidad que hemos encontrado de hon-gos es enorme, varios órdenes de magni-tud que en cualquier otro sistema, y esosí que es una sorpresa”, dice Amils. “Haymás diversidad eucariótica que procarió-tica”. Es uno de los misterios del río, unade las incógnitas aún no resueltas. Amilslanza una especulación. “Mi impresiónes que estos eucariotas sacan del sis-tema algo que no conseguirían en con-

diciones normales. Y eso podría ser el hie-rro”. De esta manera, y tras dos décadasde investigaciones, la vida que bulle en elrío podría tener un común denominador,que no es otro que el hierro presente enla Faja Pirítica de Huelva, por otra partelas más grandes del mundo.

¿Hierro? En el cuerpo humano, es unelemento imprescindible para llevar eloxígeno en la sangre. La hemoglobinacontiene hierro. Pero es un elemento que,en una naturaleza “neutral” –ni ácida nibásica–, resulta tan valioso que los seresvivos “se están robando el hierro de formaconstante. La mayoría de los patógenosque nos crean problemas de salud loúnico que buscan es el hierro de la hemo-globina. Es un hecho conocido por lamedicina. A los patógenos lo que les in-teresa es el hierro del huésped”. En el río Tinto, la vida está organizada, porsupuesto, en torno al carbono, como elresto de los seres vivos de la Tierra. Peroel hierro constituye una particular obse-sión. “Es el protagonista central. Dominael sistema, lo controla. Puede propor-cionar energía, puesto que es un donantede electrones. Pero puede aceptar elec-trones, por lo que se puede usar para larespiración anaerobia. Y también es unelemento tampón, y mantiene el pHconstante”.

Curiosamente, “las condiciones extre-mas del río no se dan en la cabecera, sinoprobablemente en la desembocadura, enHuelva, donde el pH cambia dos veces aldía”, dice Amils. Allí, los organismos tie-nen que vérselas con cambios de acidezde varios órdenes de magnitud, y sobre-vivir cada día a una prueba que tendríaque ser forzosamente mortal para la vi-da, si acudimos a lo que nos dicen los li-bros de texto. ”Cuando sube la marea, el pH se eleva, cuando baja la marea, el pH desciende, y ocurre en toda la zona del es-tuario, que es bastante amplia. Los or-ganismos que viven en la cabecera del río, donde el pH es muy ácido y no varía,están ajustados a vivir con ese pH. Perosi cada día te cambian el pH varios órde-

nes de magnitud, la cosa es mucho másseria”. De esta forma, el río Tinto se con-vierte en un insólito ejemplo de vidaextrema.

Muchos de estos organismos eucario-tas, complejos, no viven “libremente” enlas aguas ácidas, sino que se agrupan enbiopelículas, que no es otra cosa que unaespecie de red o telaraña hecha de polisa-cáridos que ellos mismos producen. Escomo una especie de barrera de protec-ción frente a las condiciones ácidas, puestoque los colegas de Amils han medido lasconstantes vitales dentro de estas extrañaspelículas y resultan claramente diferentesde las de las aguas ácidas. En el exterior,el pH puede ser de 2,3, pero dentro, hayun aumento de un orden de magnitudsuperior a 3. Y también hay cambios encuanto a la concentración de oxígeno.

El planeta rojoEl descubrimiento de una vida que bailaalrededor del hierro obliga a alzar la vistaal espacio. El hierro es un elementoextraordinariamente abundante en unplaneta como Marte. Su color rojo sedebe precisamente a la existencia de óxi-dos de hierro. De esta forma, la investi-gación en microbiología de un río comoel Tinto lleva inevitablemente a pregun-tarse si la vida que allí se ha constatadopodría resistir las condiciones de un pla-neta como Marte: muy rico en hierro,desde luego, pero también extraordina-riamente diferente a la Tierra. Los obs-táculos a superar son formidables, peroconviene analizarlos uno a uno.

En primer lugar, Marte es un lugarpresumiblemente seco, una especie demundo desértico cuyas temperaturas pue-den alcanzar los noventa grados bajo cero(si bien en determinadas latitudes ecua-toriales y durante ciertas épocas del año,las temperaturas pueden alcanzar losquince grados centígrados, más o menosla temperatura media de la Tierra). Es unmundo sin agua líquida, al menos en lasuperficie. Y hace mucho frío. Su atmós-fera es tan débil –la presión atmosféricaes una centésima parte de la terrestre–que el agua vertida en su superficie se eva-poraría instantáneamente y sería despe-dida al espacio. Sin duda, Marte es unlugar muy distinto al nuestro.

A pesar de ello, la maravillosa topo-grafía que nos han proporcionado las son-das de la NASA y la Agencia EspacialEuropea muestran que ese mundo ha sidoretratado prácticamente por la acción ero-siva del agua, con zanjas y surcos, rocassedimentarias y signos de un océanosalado de unos 90 metros de profundi-

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EL DESCUBRIMIENTO DE

NUMEROSAS FORMAS DE

VIDA QUE BAILAN

ALREDEDOR DEL HIERRO

OBLIGA A ALZAR LA VISTA

AL ESPACIO, HACIA MARTE

dad. En algunas fotos, se aprecian inclusolo que parecen líneas de costa de un anti-guo lecho oceánico. Está claro que algodebió suceder con Marte. Si tuvo agua enel pasado, lo hizo en unas condicionesmuy diferentes –una presión atmosféricamucho mayor que la actual–, y quizá porello fuera un mundo más caliente, lo sufi-ciente como para permitir la presencia deagua líquida en escorrentía por su super-ficie. También es posible que se tratarade un mundo realmente extraño, que de -safía el sentido común: húmedo y frío ala vez. ¿Es esta opción factible?

Amils y Alberto Fairén, de la Univer-sidad Autónoma de Madrid, publicaronrecientemente, junto con otros colegas,un fascinante trabajo en la revista Natureque sugiere que Marte, en el pasado, pudoser un planeta húmedo incluso a tem-peraturas tan bajas como 50 grados bajocero. El elegante trabajo confirma unaidea que hace poco hubiera sido consi-derada una locura. El agua de Marte noera exactamente “agua” como la conoce-mos, sino una mezcla de distintas salesy sustancias tan peculiar que podríaaguantar en estado líquido más allá delpunto de la congelación del agua.

“Es un modelo que predice queincluso con un Marte frío, con unos 50grados bajo cero, se podría tener unasolución acuosa con una composicióniónica inspirada en la reportada por dis-tintas misiones , como las naves Vikingo,la Pathfinder, Opportunity, Spirit, y unaconcentración del 6%, parecida a la delos océanos, en estado líquido”, segúnAmils. El problema es que los modelosde gases de invernadero marcianos nodibujan un planeta lo suficientementecaliente como para mantener agua líquidapor encima de los cero grados. “Y tam-poco explican la mineralogía global obser-vada en Marte. El modelo con una ele-vada concentración salina requiere solu-ciones muy viscosas que difícilmente sepueden imaginar correteando por la su-perficie de Marte y produciendo la gran-diosa erosión visible con las espectacula-res fotos de alta resolución”.

Bacterias comedoras de rocas El nuevo modelo es, pues, el que mejorse ajusta a la realidad observada. Y algu-nas de estas condiciones se producen enel río Tinto. Las bacterias “comedoras derocas” pueden vivir en el fondo del río,donde no hay oxígeno. Acidithiobacillusrespira en el río en estas condiciones anó-xicas utilizando el “ión férrico como acep-tor de electrones” (oxidando azufre ele-mental). No precisan del oxígeno, ausente

en Marte. Amils se refiere además a otrossingulares habitantes del río como unabacteria, Acidiphilium, que es capaz de res-pirar de forma anaerobia incluso en pre-sencia de oxígeno. “Los microorganismosdel río, además de ser quimiolitotrofosestrictos, es decir, comedores de piedra,y acidófilos, viven a elevadas concentra-ciones de iones férrico y sulfatos”.

En un planeta con soluciones muy vis-cosas y con hierro abundante como fuentede energía, los habitantes del río Tintopodrían encontrar el camino para la super-vivencia. “Los microorganismos del ríoTinto no tendrían ningún problema paravivir en Marte, ya que las condicionesiónicas son muy parecidas, salvo por lasbajas temperaturas”. Una de las cuestio-nes que quedan por investigar es encon-trar estas bacterias comedoras de piedrasen ambientes de temperatura muy baja,como en la Antártida: un nuevo y preciosocapítulo de investigación que podría inten-sificar, si cabe, la importancia del río Tintopara los científicos que buscan vida enMarte.

Vida bajo el glaciar En este sentido, los científicos han encon-trado seres vivos que han vivido debajo deun glaciar de la Antártida aislados durantemillones de años, en absoluta oscuridad ysin oxígeno. El reciente hallazgo lo trae acolación la revista Science. En el casqueteoriental antártico, y enterrado bajo el gla-ciar Taylor, los expertos han encontradouna comunidad de microorganismos quehan sobrevivido entre 1,5 y 2 millones deaños, en condiciones donde se pensaba quela vida no podía sobrevivir, en los secos yhelados valles de McMurdo, un desiertoextremo y helado completamente despro-visto de cualquier animal o planta, y quesólo recibe unos diez centímetros de nieveal año: el equivalente a la aridez del Sahara,o incluso mucho peor.

En este increíble paisaje, los glaciares,altos como rascacielos, permanecen inal-terables en invierno, pero funden partede su contenido en primavera, y el aguahelada fluye entre estos valles tan secosformando lagos. Pero entre estas sorpre-sas, hay una que intrigó sobremanera aJill Mikucki, investigador del DarmouthCollege, y uno de los autores principalesdel estudio. Se trata de una emisión bau-tizada como “cataratas de sangre”, que sedesprende del glaciar, y que a veces tieneuna extraña consistencia rojiza, que con-trasta desde luego con el blanco hielo delos alrededores.

Estas cataratas están formadas por unlíquido que no es exactamente agua salada

de mar, sino un fluido salado que es muyrico en hierro. Para Mikucki, una de lasgrandes cuestiones aún sin respuesta esexplicar cómo lo han conseguido. ¿Cómoson capaces de persistir bajo centenaresy centenares de metros y vivir en condi-ciones permanentes de frío y oscuridaddurante millones de años? Es decir: sinluz, ni oxígeno; en un ambiente de unasalinidad excesiva (lo que resulta mortalpara la vida), con alto contenido en cloroy azufre, en un ambiente de hierro redu-cido, y temperaturas extremadamentebajas. Estas bacterias, entre las que se hancatalogado géneros como Thiomicrospiray Desulfocapsa, no pueden realizar la foto-síntesis: pero extraen la energía del hie-rro y del azufre para incorporar el car-bono a sus cuerpos. Al igual que en el ríoTinto, la vida extrema puede dar másde una sorpresa.

Por otra parte, el proyecto MARTE,llevado a cabo por Amils y sus colegas delcentro de Astrobiología dependiente del CSIC y el Instituto Nacional de Téc-nica Aeroespacial (INTA), ha perforadodecenas de metros en las franjas piríticasde Huelva, y ha localizado la presenciade estos microorganismos cuya vida bailasiempre en torno al hierro. El subsue-lo de esta zona podría ser muy parecido al de Marte. De forma que si uno acude al planeta rojo y envía allí una sonda capazde detectar formas de vida, el río Tintopodría actuar como una guía para educara los sensores de la nave y saber qué esta-mos buscando exactamente.

En el proyecto se están ensayando sen-sores capaces de “detectar” vida en el sub-suelo, basados en la presencia de anti-cuerpos muy específicos, con magníficosresultados. Durante los siguientes años,los responsables de las misiones de laNASA que pretendan encontrar algúntipo de vida en Marte deberán echar unvistazo a lo que ya nos ha mostrado el ríoTinto: la vida es factible en un ambientetan extremo y dependiente del hierro. “Elrío es un análogo de Marte, y por tantoun buen lugar para probar instrumentos.Si fabricas un instrumento para detec-tar vida en Marte, lo llevas al río Tinto yno encuentras vida, es mejor que no loincorpores a ninguna misión, no tienesninguna posibilidad”. Y es que resultasorprendente que, desde que amartiza-ron en el planeta rojo, allá por 1976, lassondas Viking, diseñadas para encontraralgún tipo de vida, la NASA no ha vueltoa lanzar una misión que tenga el mismoobjetivo. Es más que probable que elrío Tinto nos ayude a aprobar esa asig-natura aún pendiente.

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