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La energía y los secretos profundos de la vida
Chris y Steve son microbiólogos con una misión: recoger rocas en las profundidades de una mina de oro sudafricana (fig. 4.1). Usando overoles, botas y cascos equipados con lámparas, llevando sus herramientas esterilizadas y bolsas de muestras, y un suministro de agua de 4 L, los dos científicos descienden junto con los mineros 3 km en la oscuridad caliente y opresiva de una de las excavaciones más profundas de la Tierra. Después Chris y Steve trabajan rápidamente para extraer muestras de rocas. La amenaza de estrés por calor los limita a sólo cuatro horas en la mina, porque las temperaturas de la mina a menudo superan los 49 °C. El trabajo a menudo se ve interrumpido por la eliminación de litros de sudor de botas y guantes. Su objetivo es encontrar microbios con capacidades bioquímicas únicas (p. ej., resistencia a la radiación), especialmente para su uso en biorremediación (microbios utilizados para eliminar sustancias tóxicas del suelo o agua contaminados).
¿Cómo y por qué Chris y Steve llegaron a un lugar de trabajo tan hostil? Recientes esfuerzos de investigación han anulado la convicción de que la biosfera está limitada en gran medida a la superficie de la Tierra. La caliente y tóxica corteza terrestre no sólo está cubierta con vida, sino también que sus habitantes microbianos, bioquímicamente diversos, tienen papeles vitales en los ciclos biogeoquímicos que mantienen la salud de la biosfera.
Los ciclos biogeoquímicos son vías impulsadas por la energía solar y geotérmica, donde los elementos químicos se mueven a través de los compartimentos bióticos (biosfera) y abióticos de la Tierra [litosfera (corteza y manto superior), hidrosfera (aguas superficiales, como lagos, ríos y océanos) y la atmósfera]. Como el suministro de elementos de la Tierra es fijo y finito, el transporte cíclico y las transformaciones químicas de los elementos son fundamentales para los organismos vivos. En el ciclo del carbono, por ejemplo, el CO2 se incorpora a las biomoléculas orgánicas mediante la fotosíntesis impulsada por la luz, y los animales usan la respiración basada en O2 para convertir las biomoléculas vegetales consumidas en CO2, que se libera a la atmósfera (junto con el CO2 generado por la descomposición de los organismos muertos y la combustión de combustibles fósiles). El carbono también se incorpora a los minerales de carbonato en un proceso impulsado por la energía solar en el que el CO2 y el agua reaccionan con minerales de silicato (p. ...