miércoles, enero 20, 2010

Viaje al fondo del océano (entrevista a Cindy Van Dover)

La vida se originó en el mar. Durante miles de millones de años la tierra firme permaneció sin colonizar. En ese dilatadísimo período de tiempo surgió la vida multicelular, en todos sus variados diseños. El ser humano, que como ser vivo es prácticamente un recién llegado, apenas conocía la superficie de los océanos. Más abajo un abismo insondable permanecía ignoto al único ser vivo capaz de formarse una visión de conjunto. En dicho abismo la Tierra hace sus movimientos estratégicos, que elevan montañas y mueven los continentes, y la vida expresa aún sus rudimentos ancestrales, en fumarolas hidrotermales.

Para que nuestro conocimiento se ampliase hizo falta un avance técnico. Igual que el microscopio nos descubrió las células y el telescopio el cosmos, los batíscafos hicieron posible descubrir los fondos marinos. Fue en los años 70 del pasado siglo cuando por primera vez un ojo humano contempló aquello que con su naturaleza sola no podía contemplar, el mundo que había más allá de dónde llega la luz, a kilómetros de profundidad en el océano.

La espectacular diversidad biológica encontrada, y los floridos ecosistemas, sorprendieron a los investigadores y aventureros que se adentraron en las oscuras fauces del piélago. No había que buscar aliens en el espacio exterior, a años luz de distancia. Los teníamos a unos pocos kilómetros de distancia, dónde la luz no llegaba.

La bióloga Cindy Van Dover, Directora del Laboratorio Marino de la Universidad de Duke, fue una de las pioneras y valientes personas que penetraron el misterio marino dentro de un frágil sumergible. Su trabajo explorador e investigador le permitió dar algunos de los metafóricos pequeños primeros pasos de un ser humano, pero enormes para la humanidad, sobre el terreno aún no hollado del fondo del mar.

La Profesora Van Dover ha tenido la amabilidad de respondernos unas preguntas. El correcto inglés de las mismas fue revisado por José Miguel Guardia.

En inglés:

1 .- How much biodiversity, what habitats, adaptations and ecosystems can be found on the ocean floor?

One of the things I love most about studying the deep sea is that deep-sea research is a field that constantly seems to undergo paradigm shifts. There was a time when the deep sea was thought to be devoid of life. Then living creatures were discovered, but no one really expected to find a very diverse assemblage of animals. Finally in the 1960s and 19070s we began to appreciate that life in the deep-sea could be very diverse, and that this diversity was to be found among the small animals - worms, mollusks, and small crustaceans. Now we know that the diversity of these small creatures that live in muds of the deep sea have in some places a diversity that seems to rival that of tropical rain forests. We learned fairly early on of the phenomenon of gigantism in the deep sea - for example, there is a giant isopod that is a about the size of a foot ball, for example, first cousin to the small rolly pollies (or sow bugs we also call them) you might find under a bushel basket left on a damp lawn. Habitats! Here is where things get exciting. There are strange habitats on the seafloor. Mud of course - infinitely boring and endless stretches of mud that are not strange at all at first glance, but which are extreme in the dearth of food. Animals living on the vast sediment plains must eke out a living on the paltry and nutritionally depleted rain of organic detritus from surface waters. But rising from the mud plains are mountain ranges that girdle the globe, those seams where the great plates that make up the ocean crust move apart and where active volcanoes create new ocean floor. These are the mountain ranges that host undersea hot springs and the alien world of animals that thrive on bacteria that 'eat' chemicals. At hot springs, there are black smokers that spew 350C fluids filled with metals, sulfide, and carbon dioxide. We have seen molten sulfur pools upon which skim tiny flat fish, thick brine pools ringed with mussels, wild asphalt flats. In other places, bacteria feed on frozen methane ice and in turn are fed upon by a host of other animals. Where bacteria are at the base of the food web, we often find luxurious beds of mussels, thickets of tubeworms, and masses of clams, all living on bacteria housed inside the host animal tissues. There are majestic seamounts that rise from great depths to just beneath the surface, home to corals that thrive in perpetual cold and darkness and, once, to great populations of brightly colored and very slow-growing fish like the orange roughy. There are deep deep gashes in the ocean floor where ocean crust is inexorably drawn under the continents and where no machine now exists that can carry humans to these depths (though once, the famous Trieste briefly descended to the deepest part of the ocean carry two men. It is a strange world, the deep sea; it is a place where it is impossible still to imagine the full scope of adaptation of which life is capable.

2.-Some people say that if we want to find aliens we do not have to go to space but to the seabed. What is astrobiology looking for there? Do you feel a little bit like an astronaut when you go down to these depths? What does it feel like to contemplating things that no human being has seen before?

I am one of the people who say there is alien life right before us at the seabed. Astrobiologists relish the chance to look for microbes - single cells - whose cellular machinery works in quite a different way from the model E. coli or any other microbe so far known. I am not a microbiologist myself, but it seems a very satisfying occupation to parse one's way through a suite of inorganic chemical reactions that can combine to yield energy and then search for those same reactions taking place inside microbial cells or consortia of microorganisms. While the obvious energy-yielding reactions are now well known to occur in microorganisms, the hunt is always on to find microbes that serve as living reactors for some exotic chemistries. Astrobiologists are always on the lookout for clues about what kind of live might exist in extreme environments on Earth that might mimic environments found on other planets. A NASA program manager once encouraged me to apply for the astronaut program and I did at one time have the application forms on my desk. But what made me stick to the sea floor is that I love biology, and I know for sure that I can find strange life in the deep sea. I don't know that I feel so much like an astronaut as that both astronauts and deep-sea scientists feel like explorers. I am an explorer. I truly once thought that all the great explorations were complete on Earth, but I know now that this is still not so. There remains a vast world to explore and discoveries to be made.

3 .- Do you agree with the theory that life originated at hydrothermal vents on the deep seabed?

I think that an origin of life at hydrothermal vents remains and intriguing and plausible hypothesis. I know that this idea has led to a great deal of insight into how life might form, what pre-bioitic chemistry might have been like.

4 .- What do seabead teach us about life? What does it teach -if it teaches us anything- about ourselves?

New tools are being developed all the time that allow us ever greater access to the deep ocean. I think the greatest lesson I have learned from my studies in the deep ocean over several decades is that what I once viewed as an almost infinite realm of a scale that could never fully be captured in any human mind is shrinking far rapidly than I ever imagined possible. I don't mean shrinking in a literal sense. But just like globalization on land, we are so quickly gaining a global perspective of the world ocean that I never imagined would be possible when I first went to sea. It is at once fantastic and humbling, and I am afraid for the harm that we can do to the last great wilderness on our planet in our hunger for to find and extract its resources.

5 .- What were you more impressed about what you saw and lived on your dives?

Do you know the book "1,000 Places to See Before you Die"? There are actually 2,000 places, if you count the ones in the deep sea. What has impressed me? Sculpted sulfide mounds of the Moose vent field; swirling, swarming shrimp of the industrial-looking TAG hydrothermal mound, aftermath of the volcanic eruption that took place in 1991 on the East Pacific Rise, lush thickets of red-plumed tubeworms at Rose Garden, the 30-story-tall sulfide edifice called Godzilla draped with bales of straw-like tubeworms, graceful arms of cold water corals dressed with lacy white polyps,....and the great skill of the pilots who work the tiny research submarines day in and day out.

6 .- What effect is human action causing in the seas and its ecosystems?

Just as we are changing the chemistry and physics of the atmosphere, we are changing the chemistry and physics of the ocean. The carbon dioxide concentration of ocean water is increasing, making the ocean more acidic; the temperature of the sea is rising, oxygen demand increases. Subtle changes so far, but with an inevitable tipping point somewhere into the future. Each one of us contributes chemicals to watersheds and then oceans as we wash our hair, swallow our medications, wear down our tires on the road. A thing that I think about often is that so few us have the privilege of diving to the seabed and that it is hard to value what one can't see or doesn't even know exists. Only a few of us on this planet think of the deep sea from one day to the next, or even one generation to the next, I imagine. Those of us who do work in the deep sea work hard to share what we see through photos, documentaries, art exhibits, but our reach seems all too minute relative to the scale of the great ocean basins and their importance to the habitable life we know on land.

7.-According to Nick Lane in his book Life Arising, you discovered a shrimp with a pair of "eye" grooves on its back with pigments that detect light in the green spectrum. Do we know today what do shrimp need those “eyes” for?

These shrimp live on the sides of black smoker chimneys at hot springs, where very high temperature vent fluid escapes into the surrounding sea. The shrimp live at depths of 3600 m, well past the layers of the sea where sunlight can penetrate. We know that the fluid from the orifice of the vents is so hot that it glows, and that the gradients of temperature are very steep: 100's of degrees Celsius across millimeters. Most of this light is of very long wavelengths (infrared) that is absorbed quickly by the seawater, But there is a tail of the light spectrum that stretches dimly into the visible wavelengths and we think the shrimp eye may be exquisitely adapted to detecting this very dim source of light - perhaps serving as a remote sensor that enables the shrimp to detect and avoid the scalding hot water. Such a behavior has not yet been demonstrated, but it makes sense.

8.-What are you now working on? What is your highest challenge? What is the mystery you would dream to unveil?
I continue to work to explore the deep ocean, to seek out forgotten corners where a new great discovery may be made. My most pragmatic dream is to discover what animals live at hot springs on a particular bit of real estate in the Caribbean, a feature known as the Mid-Cayman Spreading Center. I was part of a team that explored this area last November, and we found tell-tale signs of venting, but ran out of time before tying the vent signals to their source on the seafloor. I think this site might yield insight into the role that the closure of the Isthmus of Panama had on the spread of deep-sea species. It should certainly yield dozens of new species, and perhaps we will stumble upon yet another strange and unimagined adaptation in a deep sea animal.

En castellano:

1.-¿Cuánta biodiversidad, qué hábitats, adaptaciones y ecosistemas pueden encontrarse en los fondos oceánicos?

Una de las cosas que más me entusiasman de estudiar el mar profundo es que la investigación de las profundidades marinas es un campo que constantemente parece experimentar cambios de paradigma. Hubo un tiempo en que se creía que el fondo del mar estaba desprovisto de vida. Entonces se descubrieron criaturas vivientes, pero realmente nadie esperaba encontrar una comunidad muy diversa de animales. Por último, en los años 60 y 70 empezamos a apreciar que la vida en las profundidades marinas podía ser muy diversa, y que esta diversidad se iba a encontrar entre los animales pequeños -gusanos, moluscos y pequeños crustáceos. Ahora sabemos que la diversidad de estas pequeñas criaturas que viven en los lodos de las aguas profundas es tal, en algunos lugares, que parece rivalizar con la de las selvas tropicales.

Nos hemos percatado bastante pronto del fenómeno del gigantismo en las profundidades marinas-por ejemplo, hay un isópodo gigante, que tiene el tamaño de una pelota de fútbol, primo hermano de los pequeños bichos bola (o también las llaman cochinillas) que puedes encontrar bajo una cesta grande que hay sobre el césped húmedo. ¡Hábitats! Aquí es donde las cosas se ponen interesantes. Hay extraños hábitats en el fondo marino. Fango por supuesto - infinitamente tediosas e interminables extensiones de lodo que en absoluto son extrañas a primera vista, pero cuya escasez de comida es extrema. Los animales que viven en las vastas llanuras sedimentarias deben ganarse la vida con la mezquina y nutricionalmente incompleta lluvia de detritus orgánicos proveniente de las aguas superficiales.Pero elevándose desde las llanuras de lodo están las cadenas montañosas que circundan el globo, esas costuras donde las grandes placas que componen la corteza oceánica se hacen a un lado y los volcanes activos crean nuevo fondo oceánico. Estas son las cadenas montañosas que acogen las aguas termales submarinas y el extraño mundo de animales que se alimentan de bacterias que "comen" sustancias químicas. En las aguas termales hay fumarolas negras que arrojan fluidos a 350 ºC cargados de metales, azufre y dióxido de carbono. Hemos visto estanques de azufre fundido sobre los que pasan casi rozando pequeños peces planos, espesos estanques de agua salada rodeados de mejillones, pisos de asfalto silvestre. En otros lugares, las bacterias se alimentan de helados de metano congelado y, a su vez, sirven de alimento a una multitud de otros animales. Allí donde las bacterias son la base de la cadena alimentaria, a menudo encontramos exuberantes lechos de mejillones, matorrales de gusanos tubulares, y masas de almejas, todos viviendo de bacterias alojadas dentro de los tejidos del animal huésped. Hay montañas submarinas que se elevan majestuosas desde las grandes profundidades hasta justo debajo de la superficie, hogar de corales que prosperan en el frío y la oscuridad perpetuos y, hace tiempo, de grandes poblaciones de peces de brillantes colores y muy lento desarrollo como el pez reloj naranja. Hay profundos cortes en el fondo del océano, ahí donde la corteza oceánica es inexorablemente arrastrada bajo los continentes y no existe a día de hoy ninguna máquina que pueda llevar a los humanos a estas profundidades (aunque una vez, el famoso Trieste descendió brevemente a la parte más profunda del océano llevando a dos hombres . Es un mundo extraño, el mar profundo; es un lugar del que todavía es imposible imaginar el alcance detallado de las adaptaciones de las que la vida es capaz.

2.-Algunos afirman que si queremos encontrar aliens no tenemos que ir al espacio sino al fondo del mar. ¿Qué busca la astrobiología allí? ¿Se siente un poco astronauta cuando baja a esas profundidades? ¿Qué se siente al contemplar cosas que ningún otro ser humano ha contemplado con anterioridad?

Yo soy de quienes dicen que hay vida extraterrestre justo delante de nosotros, en el fondo marino. Los astrobiólogos disfrutan con la oportunidad de buscar microbios - células individuales - cuya maquinaria celular trabaja de forma muy diferente a la del modelo de E. coli o de cualquier otro microbio hasta ahora conocido. Yo no soy microbióloga, pero parece una muy satisfactoria ocupación analizar el propio camino a través de una serie de reacciones químicas inorgánicas que pueden combinarse para producir energía, y después buscar esas mismas reacciones teniendo lugar dentro de células microbianas o consorcios de microorganismos. Aunque es bien sabido hoy que las reacciones productoras de energía se dan en los microorganismos, la caza consiste siempre en encontrar microbios que sirvan como reactores vivos de algunos elementos químicos exóticos. Los astrobiólogos están siempre buscando pistas sobre el tipo de vida que puede existir en los ambientes extremos de la Tierra que pudieran remedar los que se encontrarían en otros planetas. Una vez me animó un director de programa de la NASA a hacer una solicitud para el programa de astronautas y en un momento dado tuve los formularios de solicitud sobre mi mesa. Pero lo que me hacía pegarme al suelo marino era que me encantaba la biología, y estoy segura de que puedo encontrar vida extraña en las profundidades marinas. No sé si me siento demasiado como una astronauta o más bien como tanto astronautas como científicos del mar profundo sienten ser exploradores. Soy una exploradora. Antes creía sinceramente que todas las grandes exploraciones de la Tierra se habían completado, pero ahora sé que todavía no es así. Sigue quedando un vasto mundo por explorar y descubrimientos por hacer.

3.-¿Está de acuerdo con la teoría según la cual la vida se originó en chimeneas hidrotermales en las profundidades del fondo marino?

Creo que la hipótesis del origen de la vida en las fumarolas hidrotermales sigue siendo fascinante y plausible. Sé que esta idea ha dado lugar a una gran cantidad de conocimiento sobre cómo la vida se pudo formar y cómo pudo haber sido la química prebiótica.

4.-¿Qué nos enseñan los fondos marinos sobre la vida? ¿Qué nos enseñan –si es que nos enseñan algo-sobre nosotros?

Se están desarrollando permanentemente nuevas herramientas que nos permiten un acceso cada vez mayor a las profundidades del océano. Creo que la mayor lección que he aprendido de mis estudios durante varias décadas de las profundidades del océano es que lo que antes veía como un ámbito casi infinito, en una escala que nunca podría ser capturada por mente humana alguna, se está reduciendo con una rapidez y en una medida que jamás imaginé posibles. No me refiero a reducción en un sentido literal. Pero al igual que la globalización en la tierra, estamos ganando rápidamente una perspectiva global de los océanos del mundo que jamás hubiera imaginado posible cuando por primera vez fui al mar. Es a la vez fantástico y humillante, y tengo miedo por el daño que podamos hacer al último gran reducto natural de nuestro planeta en nuestra ansia de encontrar y extraer sus recursos.

5.-¿Qué es lo que más le ha impresionado de lo que ha visto y vivido en sus inmersiones?

¿Conoce el libro "1.000 Lugares que ver antes de morir"? En realidad, hay 2.000 sitios, si contamos los que están en el mar profundo. ¿Lo que me ha impresionado? Los montículos esculpidos por el azufre el campo de fumarolas del Alce; los remolinos, enjambres de camarones en el promontorio hidrotermal de aspecto industrial TAG; después de la erupción volcánica en la Dorsal del Pacífico Oriental que tuvo lugar en 1991, los frondosos matorrales de gusanos tubulares rojos con plumas en Rose Garden; el edificio de 30 pisos de azufre llamado Godzilla, cubierto con fardos de gusanos tubulares parecidos a la paja; los gráciles brazos de corales de agua fría vestidos con un encaje de pólipos blancos ,.... y la gran habilidad de los pilotos que trabajan en los pequeños submarinos de investigación día tras día.

6.-¿Qué efecto está causando la acción humana en los mares y sus ecosistemas?

Igual que estamos cambiando las composiciones química y física de la atmósfera, estamos cambiando las del océano. La concentración de dióxido de carbono en el agua del mar está aumentando, haciendo más ácido el océano; la temperatura del mar está subiendo, la demanda de oxígeno se incrementa. Hasta el momento cambios sutiles, pero con un inevitable punto de inflexión en algún momento del futuro.

Cada uno de nosotros contribuye con productos químicos a las cuencas hidrográficas y después a los océanos mientras nos lavamos el pelo, tragamos nuestras medicinas o desgastamos nuestros neumáticos en la carretera. Una cosa que pienso a menudo es que muy pocos tenemos el privilegio de bucear en el lecho marino, y que es difícil valorar lo que uno no puede ver o ni siquiera sabe que existe. Sólo unos pocos de nosotros en el planeta pensamos en las profundidades del mar de un día para otro, o incluso de una generación a la siguiente, imagino. Aquellos de nosotros que trabajamos en el mar profundo lo hacemos duramente para compartir lo que vemos a través de fotos, documentales o exposiciones de arte, pero nuestro alcance parece demasiado pequeño en relación con la escala de las grandes cuencas oceánicas y su importancia para la vida habitable que conocemos en tierra firme.

7.-Tal como relata Nick Lane en su libro Life Ascending, usted descubrió un camarón con un par de surcos “oculares” en su espalda con pigmentos que detectaban la luz verde del espectro. ¿Sabemos a día de hoy para qué necesita el camarón esos ojos?

Estos camarones viven en los laterales de las chimeneas de humo negro de las aguas termales, por cuyos orificios escapa fluido de elevada temperatura al mar circundante, donde la temperatura muy alta de ventilación escapa el líquido en el mar circundante. Los camarones viven en profundidades de 3600 m, bien superadas las capas de mar donde puede penetrar la luz solar.

Sabemos que el fluido que sale de los orificios de la chimenea es tan caliente que brilla, y que los gradientes de temperatura son muy empinados: 100º C por milímetro. La mayoría de esta luz es de longitudes de onda muy largas (infrarrojos) que es absorbida rápidamente por el agua del mar, pero hay una estela del espectro de luz que se extiende tenuemente dentro de las longitudes de onda visibles y creemos que el ojo de camarón puede estar exquisitamente adaptado a la detección de esta muy tenue fuente de luz - tal vez como un sensor remoto que permite a los camarones detectar y evitar el agua hirviendo. Tal comportamiento no ha sido demostrado todavía, pero tiene sentido.

8.-¿En qué trabaja ahora? ¿Cuál es su mayor reto? ¿Qué misterio sueña con desvelar?

Continúo trabajando en la exploración las profundidades oceánicas, buscando rincones olvidados en los que se pueda hacer algún nuevo gran descubrimiento. Mi sueño más pragmático es descubrir qué animales viven en las aguas termales de un pedacito particular del predio del Caribe, una característica conocida como el Centro de Expansión del Cayman Medio ( en la Fosa de las Caimán). Yo era parte del equipo que exploró la zona en noviembre pasado, y encontramos signos reveladores de emisiones, pero no hubo tiempo antes de asociar las señales de emisión a su fuente en el lecho marino. Creo que este sitio podría arrojar luz sobre el papel que tuvo el cierre del Istmo de Panamá en la propagación de las especies de aguas profundas. Sin duda deben de producirse docenas de nuevas especies, y tal vez todavía nos tropecemos con alguna otra extraña e inimaginable adaptación en un animal de aguas profundas.