Las profundidades marinas, claves para el desarrollo del conocimiento
Mariposas marinas. De Cielo y Tierra (Phaidon)
Muchas de las claves de la vida se encuentran en los abismos oceánicos. Carlos M. Duarte, coordinador del ciclo “La exploración de la biodiversidad marina”, celebrado recientemente en la Fundación BBVA, analiza para El Cultural la situación de estos estudios – cuyos retos son comparables al de la exploración espacial–, al tiempo que llama la atención sobre sus aplicaciones farmacéuticas, biotecnológicas e industriales.
La exploración de la biodiversidad marina, donde el número de especies conocidas en la actualidad comprende quizás solamente un uno del total de especies existentes, ofrece múltiples oportunidades para el avance del conocimiento y el desarrollo de nuevas tecnologías y nuevas aplicaciones en biotecnología y biomedicina. Esta exploración precisa superar importantes desafíos científicos y tecnológicos que conforman un reto comparable al de la exploración espacial.

El conocimiento de las formas de vida que pueblan nuestro planeta es un objetivo central de la ciencia que trasciende con mucho el interés meramente académico para constituirse, con el rápido desarrollo de la biotecnología en la última década, en un motor del desarrollo de tecnologías que redunden en una mejor calidad de vida. La vida en nuestro plantea se inició hace unos 3.500 millones de años en el océano, donde se mantuvo confinada hasta la colonización –1.000 millones de años más tarde– de los continentes por los microorganismos, con la aparición de plantas en tierra hace 400 millones de años.

De hecho, la colonización de los continentes fue sólo posible por la producción de oxígeno, que pasó de representar el 0,01 % al 21% de la atmósfera, por la actividad fotosintética de los microorganismos marinos, que dio lugar al desarrollo de la capa de ozono que nos protege de la radiación ultravioleta.

Tan sólo un filum
El repertorio de nuevas formas de vida evolucionadas en tierra ha sido, sin embargo, limitado, con la existencia de tan sólo un filum (los grandes grupos en que se organiza la vida) específico de tierra, frente a 15 filums específicos del océano, en el que está enraizado el árbol de la vida. De hecho, la mayor parte de la diversidad biológica en tierra está representada por una reiteración de patrones de vida similares (plantas superiores e insectos), mientras que en el mar la diversidad biológica ofrece una enorme variación de formas de vida. Así, el océano contiene los organismos más grandes, la ballena azul con más de 35 m, y los más pequeños, como bacterias de menos de 0,5 micrómetros de diámetro.

Sin embargo, nuestro grado de conocimiento de la diversidad biológica en tierra excede, con mucho, el de la diversidad biológica en el océano. Así, se estima que el número de especies conocidas en tierra supera las dos terceras partes de las que pueden existir, mientras que tan sólo hemos descubierto una de cada 100 especies presentes en el océano. El ritmo actual del descubrimiento de nuevas especies de animales marinos se sitúa en torno a las 1. 600 nuevas especies descritas anualmente. Aunque una buena parte de ellas son especies pequeñas, que habitan en los intersticios de los sedimentos marinos, los descubrimientos también alcanzan a especies de gran tamaño, como una ballena de 12 m. de longitud, un tiburón de 6 m. de longitud y calamares gigantes, todos ellos descubiertos en los últimos diez años. Tampoco se ciernen los descubrimientos a nuevos representantes de grupos conocidos, sino que en los últimos 20 años se han descrito dos nuevos filums en el océano, mientras que el número de filums en tierra ha permanecido inmutable desde hace décadas.

Genes nuevos
Sin embargo, la mayor parte de la biodiversidad marina por descubrir no se encuentra en el reino animal sino entre los microorganismos, que representan el gran reservorio de biodiversidad por explorar en el océano. Así, la reciente secuenciación del DNA contenido en un metro cúbico de agua del Mar de los Sargazos reveló la presencia de más de 1.800 nuevas especies de microorganismos –de las que 148 correspondían a bacterias– y más de un millón de genes nuevos para la ciencia. Algunos de los microorganismos recientemente descubiertos representan verdaderos motores de la vida en el océano. Basta señalar a modo de ejemplo el hecho de que los dos grupos de bacterias fotosintéticas responsables de un 20 % de la fotosíntesis en el planeta y un 40% de toda la fotosíntesis que tiene lugar en el océano fueron descubiertos hace tan sólo dos décadas.

Mientras que la exploración de la biodiversidad en ecosistemas terrestres depara ya pocas sorpresas, en cuanto a que las formas dominantes de vida están ya descritas, la exploración de la biodiversidad en el océano se encuentra aún en su inicio. Este contraste se debe a dos hecho principales: Las limitaciones tecnológicas a la exploración del océano, ya que, por ejemplo, la vida a más de 200 m. de profundidad –hábitat que comprende más del 90 % del espacio disponible para la vida en el planeta– sólo se observó directamente por primera vez en el año 1934; y a que la biodiversidad marina está dominada por organismos microscópicos, con un repertorio metabólico muy superior al encontrado en tierra, y que depara constantes hallazgos, que sólo han sido posibles gracias al reciente desarrollo de técnicas avanzadas de microscopía y de la biología molecular. Por ejemplo, recientemente se han descrito bacterias capaces de usar Tungsteno, un elemento que hasta hace poco no tenía ningún papel biológico conocido.

Interés industrial
La exploración de la biodiversidad marina es particularmente importante en la era de la biotecnología en que nos encontramos. El descubrimiento de sustancias naturales de interés industrial en el mar ha progresado en paralelo con el descubrimiento de las especies que los producen. La exploración de la presencia de compuestos naturales de interés tecnológico (para la industria farmacéutica, biotecnología, etc.) en el océano sólo se inició de forma seria hace 50 años. El número de publicaciones sobre estos productos en el océano supera ya los diez mil, con casi un millar publicado anualmente en la actualidad.

Casi el 2% de los animales marinos investigados han mostrado alguna actividad de interés potencial, comparado con menos de un 0,3 de los animales y plantas terrestres examinados. Las mayores oportunidades de descubrimiento en biodiversidad marina se encuentran en los hábitats remotos o extremos, como las fosas oceánicas, cuevas submarinas, ambientes hipersalinos y anóxicos, las fuentes hidrotermales, y bolsas de aguas hipersalinas y anóxicas. Algunas proteínas identificadas en organismos de estos hábitats son en la actualidad componentes fundamentales de procesos biotecnológicos y medicamentos.

Sin embargo, la exploración de la vida en las grandes profundidades sigue limitada por el desarrollo de submarinos y vehículos no tripulados capaces de soportar la enorme presión de este hábitat y transportar energía suficiente para completar sus misiones. Así, la extensión del océano profundo que ha sido observado directamente se limita a unos centenares de metros cuadrados, es muy inferior a la que ha sido observada en el plantea Marte. La exploración de la vida en el océano sigue deparando sorpresas y esconde muchas más, cuyo descubrimiento depende del aumento paralelo del esfuerzo de investigación junto y el desarrollo de tecnologías de observación e investigación que nos permitan llegar a las profundidades del océano. Por ejemplo, algunos de los mayores animales que pueblan el planeta, como las más de 20 especies de calamares gigantes que se cree existen, no han sido aún observados vivos en su hábitat. El número de submarinos de investigación capaces de llegar a las grandes profundidades marinas es muy limitado, inferior al número de vehículos de exploración que se han enviado fuera de la Tierra.

Ambientes extremos
De hecho los primeros submarinos de investigación llegaron a las grandes profundidades marinas casi una década después de que el hombre pisara la Luna, cuya superficie conocemos mejor que la del fondo del océano. De hecho, el esfuerzo tecnológico necesario para explorar la vida en el océano es comparable al implicado en la exploración espacial, frente a la que va retrasada a pesar de comprender (los fondos a más de 3.800 m. de profundidad) casi la mitad de la superficie de nuestro planeta. No sorprende, pues, que entre los actores principales de la exploración de la biodiversidad marina se encuentre la NASA y que se recurra a ambientes extremos del océano para buscar formas de vida similares a las que puedan encontrarse en otros planetas. Así pues, la exploración de la biodiversidad marina requiere de un estímulo tecnológico del que pueden derivarse importantes beneficios para la sociedad, como la aplicación de estas nuevas tecnologías a actividades industriales, el hallazgo de procesos metabólicos de interés industrial, compuestos bioactivos de interés farmacéutico, y proteínas y otros compuestos importantes en biotecnología.




Publicado originalmente en www.elmundo.es