Cueva de azufre en Colorado Hogar de sangre

Por

aarón scott

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emily kwon

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gabriel spitzer

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Tomas Lu

Darshan Chudasama, un estudiante graduado en Bhamla Lab en Georgia Tech, emerge de Sulphur Cave en Steamboat Springs, Colorado, con un vial que contiene agua de manantial tóxica y los gusanos que viven en ella. Ciudad de Steamboat Springs ocultar leyenda

Darshan Chudasama, un estudiante graduado en Bhamla Lab en Georgia Tech, emerge de Sulphur Cave en Steamboat Springs, Colorado, con un vial que contiene agua de manantial tóxica y los gusanos que viven en ella.

Los tres estudiantes de ciencias de Georgia Tech llegan con monos Dickies nuevos, listos para entrar en las entrañas de la Tierra.

"Sulphur Cave es un lugar realmente peligroso", dice David Steinmann, espeleólogo veterano e investigador asociado del Museo de Naturaleza y Ciencia de Denver, que reúne a todos los exploradores en la boca de la cueva. "Si tomas las precauciones que tenemos y tienes el equipo y los guantes, entonces estarás a salvo. Espero".

Sulphur Cave no parece particularmente peligroso desde la superficie. Es un agujero en el suelo al lado de una pista de esquí en Howelson Hill en Steamboat Springs, Colorado, rodeado por una valla de madera. Un arroyo brota de un manantial cercano, apestando a azufre, y desciende por el agujero, añadiendo una persistente bocanada de huevos podridos al aire.

Pero bajo tierra, la cueva es única. Una de las pocas cuevas de azufre en el mundo, fue designada Monumento Natural Nacional por el Servicio de Parques Nacionales en 2021. Una gran razón es que es el hogar de una criatura que ha atraído el interés de los científicos de todo el mundo: un pequeño , gusano rojo sangre que vive en las aguas tóxicas en forma de gusanos que se retuercen.

"Los gusanos de Sulphur Cave son muy interesantes porque pueden vivir donde nada más en el mundo podría vivir normalmente", dice Steinmann, un biólogo de humedales que fue uno de los primeros en documentar los gusanos en 2007.

Los gusanos pertenecen a la categoría de organismos conocidos como extremófilos, bichos capaces de vivir en ambientes extremos. Son como hierba gatera para los científicos, porque muchos han desarrollado nuevos compuestos y procesos biológicos que los investigadores pueden usar para desarrollar nuevos antibióticos, medicamentos o, en el caso del equipo de Georgia, modelos de robots que podrían explorar lugares peligrosos e irregulares.

Miles de manchas de gusanos, compuestas por docenas de gusanos Limnodrilus sulfurensis individuales cada una, viven de bacterias que comen azufre en las aguas de manantial tóxicas de Sulphur Cave. Norman R. Thompson ocultar leyenda

Miles de manchas de gusanos, compuestas por docenas de gusanos Limnodrilus sulfurensis individuales cada una, viven de bacterias que comen azufre en las aguas de manantial tóxicas de Sulphur Cave.

Primera prioridad: respiración

Antes de que puedan entrar a buscar los gusanos, los científicos espeleólogos tienen que ponerse aparatos de respiración autónomos, que consisten en un tanque de oxígeno y una máscara facial, porque el aire de la cueva contiene niveles letales de sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono. .

"He trabajado en submarinos antes, así que para mí esto no es gran cosa", dice Harry Tuazon, señalando que usaron SCBA cuando estallaron incendios en el submarino, principalmente debido a las trampas de pelusa de la secadora sin limpiar, antes de conectar la manguera del respirador a su mascarilla con un clic y fuerte expulsión de aire.

Tuazon es un oficial de la Marina convertido en estudiante de doctorado en Georgia Tech que estudia bioingeniería en Bhamla Lab, y es el primero en entrar a la cueva con Steinmann.

Con sus SBCA haciendo ruidos de respiración que recuerdan a Darth Vader, los dos descienden con cuidado por el lecho empinado del arroyo hasta una grieta vertical en el fondo, y luego se meten en la cueva.

"Ahora estamos un poco aquí abajo, justo en la zona donde el aire se está volviendo realmente tóxico", dice Steinmann, con su voz apagada a través del altavoz del SCBA.

El techo de Sulphur Cave está cubierto por delicados cristales y mocos, diminutas estalactitas que parecen gotear moco, pero en realidad son colonias de bacterias que gotean ácido sulfúrico, que excretan al digerir el sulfuro de hidrógeno en el agua de manantial. Norman R. Thompson ocultar leyenda

El techo de Sulphur Cave está cubierto por delicados cristales y mocos, diminutas estalactitas que parecen gotear moco, pero en realidad son colonias de bacterias que gotean ácido sulfúrico, que excretan al digerir el sulfuro de hidrógeno en el agua de manantial.

En el interior, la cueva es belleza escrita en pequeño. La sala principal mide aproximadamente 75 pies de largo y cinco pies de alto. El techo está cubierto de delicadas formaciones de cristal que brillan a la luz de los faros.

"Obviamente, no lo sabrías, pero mirando los techos y las paredes, en realidad están cubiertos con miles de especies de bacterias diferentes", dice Steinmann.

En la mayoría de las superficies, la bacteria forma una capa de color blanco amarillento que se desprende como una pasta cuando se toca. Pero algunas de las colonias de bacterias forman formaciones oscuras, sinuosas y parecidas a cuerdas llamadas biovermiculaciones, que Steinmann cree que se parecen al coral cerebro.

Otras colonias forman estructuras parecidas a la paja que cuelgan del techo que los espeleólogos han denominado mocos, porque parecen estalactitas hechas de moco. Puede ser un nombre lindo, pero los mocos gotean ácido sulfúrico, que las bacterias han metabolizado a partir del sulfuro de hidrógeno que se filtra a través de la roca. El pH del ácido es lo suficientemente bajo como para quemar la piel y la ropa si se deja en contacto prolongado.

Científicos en 2007 inspeccionando la cueva. Una pasta blanca enfermiza compuesta de sulfuro de hidrógeno y cientos de especies de bacterias cubre la mayor parte de las superficies de la cueva. Norman R. Thompson ocultar leyenda

Científicos en 2007 inspeccionando la cueva. Una pasta blanca enfermiza compuesta de sulfuro de hidrógeno y cientos de especies de bacterias cubre la mayor parte de las superficies de la cueva.

"Como algo en otro planeta"

En el suelo, la corriente se ensancha sobre el suelo de la cueva y desaparece en la oscuridad. El lecho del arroyo y las rocas también están cubiertos por una capa de bacterias de color blanco amarillento, lo que le da a toda la cueva una sensación fantasmal y de otro mundo.

Y ahí es donde Steinmann los encuentra.

"Si miras, puedes ver montones de gusanos por todas partes", dice, señalando el suelo. "Hay miles y miles".

Las gotas de gusano parecen anémonas de mar de color rojo oscuro retorciéndose en el lecho del arroyo. Los gusanos individuales miden alrededor de una pulgada de largo, son delgados como la mina de un lápiz y viven de las bacterias en la cueva, que a su vez viven del azufre.

"Cuando entré por primera vez en la cueva, parecía un entorno muy prístino y tranquilo, casi como algo de otro planeta", dice Steinmann. "Nos recuerda dónde algún día podríamos encontrar vida en cuevas subterráneas en otros planetas de nuestro sistema solar".

Steinman fue la primera persona en este planeta en reportar haber visto los gusanos.

David Steinmann colecciona gusanos. "Los gusanos de Sulphur Cave son los más interesantes porque pueden vivir donde nada más en el mundo podría vivir normalmente", dice. Norman R. Thompson ocultar leyenda

David Steinmann colecciona gusanos. "Los gusanos de Sulphur Cave son los más interesantes porque pueden vivir donde nada más en el mundo podría vivir normalmente", dice.

En 2007, fue invitado a unirse a un grupo de científicos para estudiar y documentar la cueva Sulphur. Soplaron oxígeno en la cueva con ventiladores para poder entrar sin SCBA, y Steinmann entró primero, para poder recolectar muestras de la vida de la cueva antes de que los otros investigadores la perturbaran. Tiene fama de descubrir nuevas especies en las cuevas.

"Durante los últimos 20 años, he encontrado unas cien especies nuevas", dice. "Tal vez se han nombrado un par de docenas hasta ahora, y hay muchos más por ahí. Me gusta bromear con mis amigos que si quiero encontrar una nueva especie en una cueva, todo lo que tengo que hacer es ir a un cueva en la que nunca he estado antes, y casi garantizado, si hay un poco de humedad, encontraré algo".

Eso es porque las cuevas son como pequeñas islas de evolución, o lo que Steinmann llama microhábitats..Debido a que están aislados de la mayoría de los demás hábitats y tienden a permanecer a una temperatura constante durante todo el año, las criaturas que habitan en ellos tienden a evolucionar para adaptarse a cada cueva específica.

"Muchas de las criaturas de las cavernas han evolucionado para no tener pigmentos, son albinos", dice Steinmann. "Tienen piernas realmente largas y muchos vellos sensoriales en el cuerpo para sentir en la oscuridad, y sus ojos se reducen y reducen a veces a la nada".

Las biovermiculaciones son una formación subterránea con la consistencia de arcilla húmeda creada por una mezcla de microbios y sedimentos. Los científicos apenas comienzan a comprender cómo y por qué se forman. Norman R. Thompson ocultar leyenda

Las biovermiculaciones son una formación subterránea con la consistencia de arcilla húmeda creada por una mezcla de microbios y sedimentos. Los científicos apenas comienzan a comprender cómo y por qué se forman.

Pequeños gusanos, potencial extremo

Después de analizar los gusanos, Steinmann y varios otros investigadores pudieron anunciar que eran una especie nueva para la ciencia que vivía solo aquí y en un arroyo cercano. Los llamaron Limnodrilus sulfurensis. Y se corrió la voz en los círculos extremófilos.

"Descubrí que más y más investigadores a lo largo de los años me contactaron para ver si podía recolectar gusanos para ellos, para que pudieran estudiarlos de nuevas maneras, como antibióticos, gusanos robóticos, la fisiología, la sangre, las sustancias desintoxicantes", dice Steinmann.

Los científicos tienden a estar interesados ​​en los extremófilos por dos razones: primero, porque han evolucionado para vivir en ambientes que son mortales para la mayoría de la vida en la Tierra, ya sea demasiado frío, demasiado caliente, demasiado ácido, demasiado radiactivo, demasiado sulfuroso, pueden servir como modelos de cómo podría evolucionar la vida en otros planetas donde la composición química de las atmósferas y los líquidos es diferente a la de la Tierra.

En segundo lugar, la biología que han desarrollado para vivir en estos entornos a menudo se basa en compuestos y procesos químicos desconocidos que han demostrado ser útiles para los científicos que estudian todo, desde biocombustibles hasta leche sin lactosa y formas de limpiar derrames tóxicos.

Por su parte, los gusanos de azufre ofrecen varios rompecabezas tentadores.

Los estudiantes de Georgia Tech llevarán gusanos al laboratorio para estudiar cómo se mueven como un grupo enredado para ayudarlos a desarrollar modelos para crear un robot de enjambre de gusanos que pueda explorar terrenos irregulares. Ciudad de Steamboat Springs ocultar leyenda

Los estudiantes de Georgia Tech llevarán gusanos al laboratorio para estudiar cómo se mueven como un grupo enredado para ayudarlos a desarrollar modelos para crear un robot de enjambre de gusanos que pueda explorar terrenos irregulares.

Steinmann dijo que un investigador le dijo que el agua de manantial llena de sulfuro es 10 veces más tóxica que los respiraderos volcánicos en el fondo del océano, por lo que los científicos están estudiando cómo los gusanos pueden desintoxicar el sulfuro. Steinmann dice que hasta ahora han detectado dos sustancias mediante cromatografía de gases: una con la que están familiarizados y otra que es un misterio.

El agua de manantial aquí también contiene niveles de oxígeno tan bajos que pocos organismos podrían sobrevivir, por lo que los gusanos se han adaptado a sistemas circulatorios poderosos. "Tienen sangre que se une al oxígeno sorprendentemente bien", dice Steinmann. Le gusta bromear diciendo que los atletas desearían tener sangre de lombriz, lo que apunta a otra posible aplicación médica.

Investigadores en Francia han pedido a los gusanos que busquen nuevos compuestos antibióticos que puedan ayudarlos a vivir junto con cientos de especies de bacterias en la cueva, compuestos que podrían resultar fructíferos contra las cepas de bacterias resistentes a los antibióticos que se están convirtiendo en un problema creciente.

Worm-Bots y más

Y luego está Tuazon y su equipo de Georgia Tech. Están particularmente interesados ​​en cómo los gusanos se mueven como un grupo cohesionado a pesar de no tener liderazgo.

"Estoy investigando desde la biología, la física hasta la robótica", dice Tuazon. "Para estos gusanos, estamos tratando de idear reglas para decir, ¿cómo pueden moverse juntos en un grupo enredado? Estamos tratando de aplicarlos en el campo de, digamos, exploración submarina, exploración de cuevas, tal vez espacio Así que nos gustaría tomar ese aspecto, crear reglas y modelos a partir de él, y aplicarlo a la robótica de enjambres".

El Laboratorio Bhamla, donde estudia Tuazon, ya ha fabricado uno de esos robots modelado a partir de gusanos negros.

¿Robots que pueden explorar otros planetas? ¿Nuevos antibióticos? ¿Compuestos que podrían oxigenar nuestra sangre? Hay mucho que esperar de algunas gotas de gusanos que se retuercen y que solo viven en esta pequeña cueva en Colorado, pero para Steinmann, todo se suma a la maravilla de los gusanos.

"Encontramos los gusanos por primera vez en 2008", dice. "Aquí estamos en 2022, 14 años después, y todavía estamos descubriendo nuevos atributos y características de estos gusanos inusuales. Y creo que realmente hay mucho más por observar".

Este episodio fue producido por Thomas Lu, editado por Gabriel Spitzer y verificado por Rachel Carlson. Los ingenieros de audio fueron Gilly Moon y Josh Newell.