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Ciencia

Los halometanos producidos por bacterias marinas, pueden contribuir a destruir la capa de ozono, y al cambio climático

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Ensenada, Baja California, México, 6 de enero de 2021, México Ambiental.- Un incremento de la temperatura de 3°C para el año 2100 se traduciría en un aumento de 35 % a 84 % en la tasa de producción bacteriana de halometanos, revela un estudio de la doctora Laura Gómez-Consarnau, investigadora del CICESE, junto con científicos de la Universidad del Sur de California (USC).

El cambio climático y el papel de ciertas bacterias marinas (llamadas heterótrofas, que utilizan materia orgánica para obtener energía) tienen un papel muy importante y hasta hoy desconocido en la futura recuperación de la capa de ozono de la Tierra.

Todo esto se argumenta en el artículo “Síntesis de halometanos dependiente de la tasa de crecimiento en bacterias heterótrofas marinas y sus implicaciones para la recuperación de la capa de ozono”, escrito por Laura Gómez-Consarnau, Nick Klein, Lynda Cutter y Sergio Sañudo-Wilhelmy, se publicó el 13 de noviembre en la revista Environmental Microbiology Reports.

Los científicos señalan que es inaplazable entender que los halometanos son compuestos orgánicos volátiles y muy inertes (no reaccionan con otros compuestos), por lo que no se descomponen fácilmente y se pueden difundir hasta los niveles más altos de la atmósfera. Lo interesante es que esta síntesis, si bien ocurre principalmente en ambientes marinos, impacta directamente en la atmósfera pues los halometanos, cuando se exponen a la luz ultravioleta, destruyen la capa de ozono.

Dra. Laura Gómez-Consarnau, investigadora del CICESE

De allí la importancia de estudiar la producción bacteriana de halometanos.

El investigador mexicano llamado Mario Molina, hace 25 años, ganó el Premio Nobel de Química por ayudarnos a comprender el efecto que tienen ciertos gases de la atmósfera en la destrucción de la capa de ozono que protege nuestro planeta.

Sus investigaciones en el tema ya habían conducido a la elaboración del Protocolo de Montreal de las Naciones Unidas (1987) y sus posteriores enmiendas, que eliminaron gradualmente la producción y el consumo de las llamadas sustancias degradantes del ozono (ODS, por sus siglas en inglés), como los clorofluorocarbonos antropogénicos. Desde entonces, las emisiones globales y las concentraciones atmosféricas de estas sustancias han disminuido en más de 90%, por lo que la recuperación de la capa de ozono ya es detectable en algunas áreas del planeta, así como en la estratósfera superior.

Lo serio es que ciertos ODS no se originan por actividades humanas y son, en consecuencia, “no controlables”, pues se producen a través de fenómenos biológicos naturales. Esto obliga a investigar más, estas sustancias degradantes del ozono, algunas de las cuales como los halometanos, podrían ser producidas por bacterias.

En el Artículo, se reporta que, a diferencia de los clorofluorocarbonos artificiales, los halometanos (por ejemplo, el clorometano -CH3Cl-, bromuro de metilo -CH3Br-, yoduro de metilo -CH3I- y el bromoformo -CHBr3-) son compuestos sintetizados naturalmente por microorganismos marinos, por lo que su producción no puede ser controlada totalmente por la acción humana. “Sin embargo, identificar todas sus fuentes naturales y entender cómo se regula su síntesis puede ayudar a predecir sus tasas de producción y su impacto en la futura recuperación de la capa de ozono de la Tierra”.

Este grupo de investigación demostró que la síntesis de CH3Cl, CH3Br y CH3I es un proceso generalizado en los principales grupos de bacterias heterótrofas marinas (hicieron cultivos de tres grupos relevantes: Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria y Bacteroidetes), y que su producción depende de las tasas de crecimiento en todas las cepas estudiadas.

Las bacterias heterótrofas marinas son los organismos más abundantes y ampliamente distribuidos en el océano, con una abundancia aproximadamente tres órdenes de magnitud más alta que el fitoplancton, y que rara vez se ha analizado su aporte para la producción de halometanos.

Además de estas observaciones experimentales, estimaron la producción de halometano bacteriano in situ en el agua de mar superficial inferida de las mediciones de producción bacteriana y concentraciones de halometano, ambas medidas en condiciones de surgencia (primavera, alta productividad) y oligotróficas (verano, baja productividad) en 2017. Para ello utilizaron la estación costera San Pedro Ocean Time Series Station (SPOT), una estación establecida en 1998 por el Instituto Wrigley de Estudios Ambientales de la USC para estudiar los procesos oceanográficos básicos que ocurren en este punto, ubicado entre la isla Santa Catalina y la línea de costa, en la llamada Cuenca del Sur de California.

La Dra. Laura Gómez-Consarnau y demás colaboradores, encontraron que las concentraciones medidas de halometanos se ajustan a la curva exponencial de crecimiento bacteriano. Y concluyen: “En el caso particular de CHBr3 (…) podemos concluir que el fitoplancton y las bacterias heterótrofas de rápido crecimiento son probablemente sus principales sintetizadores.

“Dado que el metabolismo bacteriano y la tasa de crecimiento se ven profundamente afectados por los cambios en la temperatura, proyectamos las tasas de producción de halometano en un escenario de calentamiento global de 3°C, aumento de la superficie del mar previsto para el año 2100 (por el IPCC). Nuestras estimaciones sugieren que en entornos costeros como la estación SPOT, el cambio de temperatura podría causar un aumento de 33% a 84% en el crecimiento bacteriano y las tasas de síntesis de halometano. Esto, junto con un aumento proyectado en la abundancia bacteriana con relación al fitoplancton en un océano más cálido sugiere que la contribución relativa de las bacterias heterótrofas al registro atmosférico de halometanos también podría aumentar en el futuro”.

El estudio muestra dos resultados contrastantes en esta proyección. Si bien generalmente se esperaría un retraso en la recuperación de la capa de ozono con cualquier aumento en las emisiones de halometano, algunos compuestos de yodo, en particular el yoduro de metilo (CH3I) podrían tener un doble impacto en el clima.

Por un lado, al llegar a la estratosfera inferior, el ion yodado presente en CH3I desencadenaría la destrucción de la capa de ozono, como hacen otros halógenos. Pero también, bajo circunstancias adecuadas, puede promover la formación de núcleos de condensación de nubes, lo que ayudaría a mitigar el calentamiento global al aumentar la formación de nubes y la reflectividad solar.

Ahora mismo no es posible saber si la proyección encontrada en este estudio afectará predominantemente la destrucción de la capa de ozono o la formación de nubes. Pero este trabajo expone la necesidad de incorporar la actividad bacteriana en la lista de procesos que afectan los inventarios mundiales de gases biogénicos. Estos gases incluyen no solo halometanos, sino también metano, óxido nitroso y CO2, entre otros.

Los científicos señalan: “A medida que las temperaturas continúan aumentando, la investigación atmosférica centrada en los procesos biológicos en la interface del océano, incluida la investigación de gases biogénicos, seguirá siendo fundamental para comprender los controles bióticos del clima de la Tierra”.

* Con información de Roberto Ulises Cruz Aguirre / CICESE. Diagrama proporcionado por Laura Gómez-Consarnau