Microorganismos en dormancia en los glaciares polares y los riesgos emergentes por el cambio climático

Estephanie Elizabeth Luna-Pérez1 iD, Erika Mendoza-Rojas1 iD, Yolanda Elizabeth Morales-García1,2 iD, Ximena Gordillo-Ibarra3* iD, Jesús Mauricio Muñoz-Morales3** iD

1Grupo “Ecology and Survival of Microorganims”, Laboratorio de Ecología Molecular Microbiana, Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas, Instituto de Ciencias Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. 2Grupo Inoculantes Microbianos, Facultad de Ciencias Biológicas, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, México. 3Alianzas y Tendencias BUAP. *ximena.gordillo@aytbuap.mx; **mauricio.munoz@aytbuap.mx

http://doi.org/10.5281/zenodo.14584435

Bajar cita (RIS): Luna-Pérez et al., 2024 AyTBUAP 9(36):92-101

Editado por: Alma Rosa Netzahuatl Muñoz (PTC del programa académico de Ingeniería en Biotecnología, Universidad Politécnica de Tlaxcala, Colonia San Pedro Xalcaltzinco, Tepeyanco, Tlaxcala, México.)

Recibido: 24 diciembre 2024. Aceptado: 28 diciembre 2024. Fecha de publicación: 31 de diciembre de 2024

URI: https://hdl.handle.net/20.500.12371/23468

Referencia: Luna-Pérez EE, Mendoza-Rojas E, Morales-García YE, Gordillo-Ibarra X, Muñoz-Morales JM. Microorganismos en dormancia en los glaciares polares y los riesgos emergentes por el cambio climático. Alianzas y Tendencias BUAP. 2024;9(36):92–101. Disponible en: https://www.aytbuap.mx/aytbuap-936/microorganismos-en-dormancia-en-los-glaciares-polares-y-los-riesgos

RESUMEN

Los glaciares polares son reservorios de microorganismos en dormancia, conservados por milenios en condiciones extremas de congelación. Con el cambio climático, el deshielo acelerado podría reactivar estas comunidades microbianas, liberando patógenos antiguos y alterando los ecosistemas locales y globales. Este manuscrito explora la naturaleza de estos microorganismos, los riesgos potenciales asociados con su liberación y activación, y las implicaciones para la salud humana y el medio ambiente.

Palabras clave: Glaciares polares; microorganismos; descongelación; dormancia; liberación de microorganismos.

ABSTRACT

Polar glaciers are reservoirs of dormant microorganisms, preserved for millennia under extreme freezing conditions. With climate change, accelerated melting could reactivate these microbial communities, releasing ancient pathogens and disrupting local and global ecosystems. This manuscript explores the nature of these microorganisms, the potential risks associated with their release and activation, and the implications for human health and the environment.

Palabras clave: Polar glaciers; microorganisms; thawing; dormancy; release of microorganisms.

INTRODUCCIÓN

Los glaciares polares representan uno de los ecosistemas más extremos y menos explorados de la Tierra [1]. Estos entornos han actuado como almacenes naturales para microorganismos, incluidos virus, hongos y bacterias, que han permanecido en estado de dormancia durante miles o incluso millones de años (Figura 1) [2, 3]. Sin embargo, el calentamiento global está acelerando el deshielo de los glaciares [4], liberando no solo grandes volúmenes de agua dulce, sino también microorganismos; algunos de ellos potencialmente peligrosos [5, 6]. Comprender cómo estos microorganismos interactúan con los ecosistemas modernos y con los seres humanos es esencial para evaluar los riesgos asociados.

Actualmente se liberan millones de microorganismos al año debido al aumento de la temperatura, se estima una liberación de 4 x 1021 células al año a partir de los glaciales, el estudio de estos organismos es crucial para estar preparados ante infecciones emergentes [6].

Microorganismos detectados en los glaciares

Los microorganismos detectados en los glaciares polares incluyen una amplia variedad de bacterias, arqueas, hongos, algas, y virus [7]. Estos microorganismos han sido preservados en condiciones extremas de frío, lo que ha permitido que muchos de ellos permanezcan en estado de dormancia durante milenios [7, 8]. Algunos de los microorganismos detectados se consideran potencialmente peligrosos para la salud humana o con potencial para cambiar las características de un ecosistema (Tabla 1).

Si bien no todos los microorganismos liberados de los glaciares son necesariamente peligrosos, aquellos que son patógenos o portadores de genes de resistencia a antibióticos representan una amenaza seria para la salud pública y los ecosistemas [9, 10]. Por otro lado, algunas bacterias detectadas en los glaciares polares incluso son benéficas para el desarrollo de plantas o poseen potencial biotecnológico para comercialización [11, 12]. La reactivación de microorganismos desconocidos podría traer consecuencias impredecibles. Por ello, es importante monitorear y estudiar las muestras de hielo derretido y desarrollar planes para mitigar estos riesgos.

Profundidad de los microorganismos detectados en glaciares

Los microorganismos en glaciares y capas de hielo se han encontrado a diversas profundidades, dependiendo del lugar de muestreo y del tipo de hielo estudiado. En las capas superficiales (0-1 metro), es común encontrar microorganismos contemporáneos, como bacterias y algas, que se depositan por el polvo atmosférico, aerosoles y la nieve reciente [22]. Por ejemplo, las cianobacterias y algas resistentes al frío que proliferan en condiciones de derretimiento superficial. En estratos intermedios (1-100 metros), se encuentran microorganismos atrapados en capas de nieve y hielo comprimido durante siglos o milenios [23]. En Groenlandia, bacterias y hongos viables han sido recuperados de capas formadas hace aproximadamente 2,000 años [13]. Los microorganismos más antiguos y menos afectados por contaminaciones modernas se hallan en las capas profundas del hielo glacial (mayor a 100 metros) [11]. En la Antártida, por ejemplo, bacterias viables se han recuperado a profundidades en el núcleo de hielo de Vostok [24]. Chryseobacterium sp. y Herminiimonas glaciei se encontraron a profundidades superiores a 3,000 metros en la estación Vostok [25]. En el permafrost siberiano y los lagos subglaciares (como el lago Vostok en la Antártida), microorganismos viables han sido hallados bajo varios kilómetros de hielo [26]. En el lago Vostok, cubierto por 4 kilómetros de hielo, se han identificado varias bacterias, lo que sugiere un largo estado de dormancia [27]. En núcleos de hielo extraídos de profundidades de 3 kilómetros, en Groelandia, se encontraron microorganismos viables que datan de hace unos 100,000 años [28]. Bacterias como Carnobacterium sp. han sido resucitadas del permafrost siberiano a profundidades de hasta 70 metros, con edades estimadas de 750,000 años [29, 30].

Microorganismos en dormancia y el incremento de temperatura

Los microorganismos encontrados en los glaciares han desarrollado mecanismos especializados para sobrevivir en condiciones extremas, como temperaturas bajo cero, alta presión y baja disponibilidad de nutrientes [31-33]. La reactivación de estas entidades plantea interrogantes sobre su adaptabilidad a los ecosistemas modernos [5].

El aumento de las temperaturas globales está provocando la rápida pérdida de masas de hielo en el Ártico y la Antártida [34]. Este proceso no solo contribuye al aumento del nivel del mar, sino que también libera material biológico atrapado, incluidos microorganismos. La liberación de microorganismos antiguos podría tener consecuencias impredecibles (Figura 2) [35]. Algunos patógenos, inactivos durante milenios, podrían representar una amenaza directa para la salud humana, ya que podrían evadir los sistemas inmunitarios modernos. Asimismo, la introducción de nuevos microorganismos en ecosistemas frágiles podría alterar el equilibrio ecológico, afectando las redes tróficas y la biodiversidad local [36].

Es importante establecer estrategias de monitoreo y control para minimizar los riesgos. Esto incluye la recolección sistemática de muestras de hielo derretido, el estudio genómico de los microorganismos y la evaluación de su potencial patogénico [13, 37]. Además, es fundamental educar y sensibilizar a la comunidad global sobre la importancia de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero para mitigar el deshielo [38-40].

CONCLUSIONES

El deshielo de los glaciares polares representa un fenómeno multifacético con implicaciones ecológicas, climáticas y de salud. Los microorganismos liberados por este proceso son una evidencia tangible de los riesgos biológicos asociados al cambio climático. Si bien el estudio de estos microorganismos podría ofrecer conocimientos importantes sobre la evolución y adaptación de la vida en condiciones extremas, también es imperante la necesidad de actuar de manera proactiva para mitigar los impactos negativos potenciales. La cooperación internacional y la investigación multidisciplinaria serán clave para enfrentar estos desafíos emergentes.

CONFLICTO DE INTERESES

Los autores no tienen ningún conflicto de intereses con el contenido de este manuscrito.

AGRADECIMIENTOS

A la VIEP-BUAP por el apoyo para llevar a cabo nuestras investigaciones. La Dra. Yolanda Elizabeth Morales-García es miembro del SNII; por lo que agradece a esta institución por su apoyo. Estephanie Elizabeth Luna-Pérez y Erika Mendoza Rojas son becarias CONAHCyT, y agradecen por la beca otorgada. También agradecemos a la Dirección Internacionalización de la Investigación de la BUAP, quienes amablemente nos apoyan para que el conocimiento rebase las fronteras nacionales.

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