Pequeña criatura marina ayuda a eliminar las emisiones de gases de efecto invernadero

Fue hace décadas cuando Bruce Robison miró por primera vez a través de la esfera de plexiglás de un sumergible y vio una criatura más curiosa en las aguas del centro de California.

Casi transparente y no más grande que un puño, el animal blandito con forma de renacuajo estaba rodeado por un enorme globo de moco de aproximadamente 3 pies de ancho. Robison pudo discernir cámaras intrincadamente infladas dentro de esta estructura pegajosa, salpicadas de partículas de comida y restos de plantas.

Robison pasó años en el océano abierto estudiando estos animales gelatinosos, que son demasiado grandes y demasiado frágiles para llevarlos de vuelta a un laboratorio. Conocidos como larvas gigantes, habitan mares en todo el mundo. Decenas de miles de ellos viven a las afueras de la oficina de Robison en Monterey Bay.

Él y sus colegas investigadores finalmente aprendieron que estas criaturas y sus palacios mocosos desempeñan un papel descomunal para ayudar al océano a eliminar el dióxido de carbono que calienta el planeta de la atmósfera, una parte más de un sistema vasto y poco apreciado que hace del océano un héroe desconocido del cambio climático. .

Cubriendo más del 70% de la superficie de la Tierra, el océano ha absorbido más de una cuarta parte del dióxido de carbono liberado por los humanos desde la Revolución Industrial, y alrededor del 90% del calor resultante.

«Estamos al borde de este tremendo cambio en la forma en que percibimos y entendemos cómo funciona el océano», dijo Robison, científico senior del Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey. «Si una civilización alienígena de algún otro sistema solar enviara una expedición a la Tierra para observar las formas de vida dominantes en este planeta, no estarían aquí caminando con nosotros. Estarían explorando el océano profundo «.

Con larvas gigantes, o Bathochordaeus, Los científicos e ingenieros del Instituto de la Bahía de Monterey finalmente descubrieron una forma de estudiar su funcionamiento interno. En un nuevo estudio publicado recientemente en la revista Nature, el equipo describió cómo pudieron escanear los animales con láser montados en un robot de 12,000 libras, y luego reconstruir la estructura mucosa en un modelo tridimensional.

Al igual que los radiólogos con una tomografía computarizada, los científicos pudieron reconstruir la intrincada arquitectura dentro del aparato mucoso, llamada «casa», y estudiar cómo se mueve el agua a través de estas delicadas estructuras. De repente pudieron ver cámaras y pasillos que nunca supieron que existían.

El larvaceo vive esencialmente dentro de dos filtros en forma de malla: una cámara interna más pequeña, que contiene filtros de entrada y cámaras estriadas, está rodeada por una cámara externa más gruesa que puede volar hasta 1 metro de ancho. Este filtro externo atrapa restos de plantas y partículas de comida demasiado grandes para que el animal las coma, mientras que el filtro interno guía piezas más pequeñas hacia su boca.

Larvaceas gigantes, o Bathochordaeus.

(Paul Duginski / Los Angeles Times)

Las larvas usan sus colas para bombear agua constantemente a través de ambos filtros, hasta 21 galones por hora. En total, los científicos calcularon que los gigantes en la Bahía de Monterey podrían filtrar toda el agua entre 100 y 300 metros de profundidad en tan solo 13 días, lo que equivale a unas 500 piscinas olímpicas por hora.

Una vez que el moco se obstruye, generalmente cada 24 horas más o menos, la larva abandona el filtro y pasa a hacer uno nuevo. Esta red de moco, repleta de partículas ricas en carbono, luego se derrumba como un globo perforado, hundiendo una carga significativa de carbono en el fondo del mar profundo y evitando que vuelva a entrar en la atmósfera.

Por lo general, cantidades masivas de carbono se desplazan a través del océano como «nieve marina», pequeñas partículas de plantas, materia fecal y otros desechos que caen por la columna de agua.

Sin embargo, estas diminutas partículas se hunden muy lentamente y, a menudo, otros organismos se las comen, lo que hace que el carbono vuelva a la cadena alimentaria. Por lo tanto, los científicos quedaron asombrados por las casas de moco, que agrupan tantas partículas (sin mencionar los microplásticos) que todo se hunde mucho más rápido hasta el fondo. Aquí, el carbono en efecto queda secuestrado y no puede volver a entrar en los sistemas superiores.

larva gigante

Cuando los filtros de moco de una larva se obstruyen, el animal nada libremente. La casa abandonada se derrumba como un globo desinflado y se hunde rápidamente, transportando pequeñas partículas hacia el fondo marino.

(Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey)

Kakani Katija, quien diseñó el sistema láser y dirige el Laboratorio de Bioinspiración del Instituto de la Bahía de Monterey, dijo que estos animales también pueden enseñarnos nuevas formas de diseñar filtros o estructuras expandibles, tal vez para usar bajo el agua o incluso en el espacio exterior.

«Aquí hay un animal que crea una estructura que tiene unos pocos milímetros de tamaño, pero que de alguna manera lo explota hasta un metro», dijo Katija, autora principal del estudio Nature. «Todavía hay muchas cosas que no sabemos, y cada vez que desarrollamos una nueva herramienta o nueva técnica, eso nos abre el mundo de una manera muy diferente».

Sala de control de buques de investigación MBARI

Kakani Katija trabaja en la sala de control de un vehículo operado de forma remota, donde su nuevo sistema basado en láser ilumina una larva gigante en las pantallas.

(Kim Reisenbichler / Monterey Bay Aquarium Research Institute)

«Hay muchos animales marinos que usan moco para crear estructuras realmente complejas», dijo. «Ahora que tenemos una manera de visualizarlos muy por debajo de la superficie, finalmente podemos entender cómo funcionan y qué roles juegan en el océano».

Hay muchos tamaños y especies de larvas, también conocidos como apendicularianos, que se encuentran en diferentes profundidades en todos los océanos del mundo. Sus casas de moco son notoriamente imposibles de recolectar o mantener intactas en un tanque. Aunque se descubrió la primera larva gigante en 1898, el método típico de arrastrar una red a través del agua significaba que la estructura mucosa (y todas las demás criaturas gelatinosas en el océano) aparecían como una sustancia pegajosa.

No fue sino hasta muchas décadas después que los científicos comenzaron a notar los detalles estructurales dentro del moco.

Alice Alldredge, profesora emérita de biología marina de la UC Santa Bárbara, se sumergió en el agua en la década de 1970 y describió las intrincadas casas de siete especies de pequeñas larvas. Recordó haber tomado un frasco bajo el agua y alimentar pequeñas y diminutas cuentas con pequeñas larvas, observando cómo se movían por la casa y contando cuántas se filtraron en un período de tiempo determinado.

«Nadie los había estudiado en su hábitat natural, ni siquiera los había visto», dijo Alldredge, quien también les inyectó tinte y capturó las primeras fotos detalladas de una larva. «Es como si intentaras estudiar una selva tropical y lo haces desde un helicóptero con una red grande o un gancho; de vez en cuando podrías obtener un jaguar o un montón de hojas, pero realmente no sabrías cómo funcionaba una selva tropical «.

Kelly Sutherland, profesora asociada de biología marina en la Universidad de Oregón, que está construyendo el trabajo pionero de Alldredge en larvas pequeñas, ha estado investigando cómo estos animales realmente recogen sus alimentos, ya sea por forma, tamaño o material.

“Parece una pregunta muy simple: ¿qué están comiendo? Pero resulta que no es trivial cuando comen cosas que son tan pequeñas «, dijo Sutherland, que dirige un laboratorio especializado en animales gelatinosos, incluidos otros herbívoros de malla mucosa como salpas, pirosomas y pterópodos.

La clave realmente ha sido llevar el laboratorio bajo el agua, dijo. El instituto de la Bahía de Monterey, agregó, «está equipado de forma única para estudiar los más grandes, y nos hemos centrado en algunas de las especies más pequeñas que viven en la superficie del océano».

Para Robison, la tecnología láser desarrollada en el instituto le permitió aprender más sobre las larvas gigantes durante una sola inmersión que toda su generación en décadas anteriores.

Había pasado años recogiendo casas de moco a la deriva y observando estas estructuras transparentes desde el exterior al iluminar las luces de la cámara desde diferentes ángulos. Entonces, una noche, después de un día de inmersión con el nuevo sistema, Katija ayudó a Robison a ponerse un casco de realidad virtual, donde había subido una reconstrucción en 3D de la casa de moco.

Pudo «volar» a través del filtro interior y explorar el laberinto de cámaras y pasillos. La realidad, dijo con asombro, era aún más maravillosa y compleja de lo que había imaginado.

Ahora hay muchas preguntas candentes que pueden intentar responder, como cómo se hacen estas casas. Cuando una araña construye una red, el proceso se puede observar un hilo a la vez. Con una casa de moco, sale de una vez.

¿Y por qué, se pregunta Robison a menudo, un animal pasa por todos estos problemas para crear una estructura tan extraordinaria, solo para luego tirarlo?

«Es claramente una estrategia efectiva para sobrevivir en el océano. Y ese es un principio subyacente que todavía tenemos que entender «, dijo. «Esperamos poder vivir en armonía con el planeta en el que vivimos, y para hacerlo, tenemos que entender cómo funciona».