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Las bacterias hacen llover

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Las bacterias hacen llover

Área: General — Lunes, 3 de Marzo de 2008
Las bacterias provocadoras de lluvia están distribuidas uniformemente en la atmósfera y constituyen un factor importante en ciclo de precipitaciones, afectando al clima, a la productividad agrícola e incluso probablemente al calentamiento global.
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Cuanto más se investiga sobre los procesos que ocurren en la Tierra más nos damos cuenta de lo íntimamente relacionados que están los procesos biológicos con todos los demás. La vida ha moldeado y moldea este planeta geológica y climatológicamente. Sin la vida este cuerpo sideral sería muy distinto.
Ahora un grupo de científicos de varias universidades descubren pruebas de que bacterias provocadoras de lluvia están distribuidas uniformemente en la atmósfera, constituyendo un factor importante en ciclo de precipitaciones, afectando al clima, a la productividad agrícola e incluso al calentamiento global.
Antes de que una nube pueda producir precipitaciones se deben de formar primero partículas de hielo o gotas de agua. Esto requiere la presencia de un aerosol, es decir, pequeñas partículas en suspensión que sirvan como núcleos de condensación. Pueden tener origen mineral como las partículas de polvo o ser de origen biológico. Hasta hace poco no se sabía que las segundas jugaban un papel tan importante. 
Estos científicos examinaron las precipitaciones en diversas localizaciones a nivel global demostrando que la mayoría de los núcleos de condensación de hielo tiene un origen orgánico. Para que el agua en forma líquida o de nieve precipite sobre el suelo debe de haber núcleos de condensación sobre las que las moléculas de vapor de agua se condensen. A gran altura la temperatura muchas veces obliga a que se condense en forma de partículas hielo. Las partículas de polvo pueden actuar de núcleos de condensación, pero estos investigadores han demostrado que los núcleos de origen biológico funcionan mejor y son capaces de condensar agua en hielo a temperaturas más cálidas. Si estos núcleos de origen biológico están presentes en las nubes entonces necesariamente afectarán al proceso que desencadena las precipitaciones de forma dramática.
David Sands de Montana State University llama a este proceso bioprecipitación. Concepto que propuso hace 25 años y que hasta hace poco tiempo no ha sido tomado en serio. En esencia consiste que las bacterias forman pequeños grupos en la superficie de la plantas. El viento los barre de ahí y los empuja a la atmósfera. Entonces éstos actúan como núcleos en donde se condensa hielo. Sobre estos agregados van creciendo cristales de hielo que aumentan de tamaño hasta que se transforman en lluvia o nieve que cae sobre el suelo. De este modo gracias a la precipitación las bacterias tienen la oportunidad de volver al suelo, y si algunas caen sobre plantas pueden multiplicarse y formar grupos de nuevo, repitiéndose así el ciclo.
Los investigadores han encontrado estas bacterias en todo el mundo. Así por ejemplo las han hallado en Montana, California, Costa Este de EEUU, Sudáfrica, Marruecos, Valle del Yucón, Antártida, Francia o Rusia.
Para medir las propiedades catalíticas en la formación de hielo los investigadores tomaron núcleos de condensación procedentes de precipitaciones y probaron sus cualidades en el laboratorio. Los núcleos de origen biológico eran los que mejor funcionaban a la hora de condensar el vapor de agua purificado.
Luego expusieron a distintas bacterias al calor y a una enzima que afectaba su pared celular. Ambos procesos debían de reducir la capacidad de condensación de los microorganismos. Entonces situaron las partículas obtenidas en un recinto con vapor de agua purificado comprobando que ya no funcionaban como núcleos de condensación. El proceso por tanto es orgánico, con origen en las proteínas de las paredes celulares y no de origen meramente físico. Es decir, parece diseñando a propósito por la selección natural, y probablemente sea la manera que tiene estos microorganismos de dejar de estar atrapados por la atmósfera y poder caer de nuevo al suelo.
El mecanismo que hay detrás consiste en que las proteínas de la membrana celular de estas bacterias logran adherir o fijar las moléculas de agua sobre su superficie según un patrón igual a la estructura cristalina del cristal de nieve.
Aunque no han probado todavía que estas bacterias estén en las nubes nucleando nieve o lluvia, otros investigadores como Gary Andersen del Berkeley National Laboratory ha demostrado que hay más de 2000 variedades de microorganismo flotando en el aire de ciudades de Texas. Si están en el aire no hay nada que impida que no estén también en las nubes.
Este descubrimiento podría servir, según los autores, para reducir la sequía en algunos lugares del mundo. Desde hace ya muchos años se utiliza el sembrado de nubes para producir precipitaciones, normalmente empleando yoduro de plata. Pero desde ya unos pocos años se utilizan bacterias. Ya hay preparados comerciales de este tipo usados por las estaciones de esquí para hacer que nieve cuando la temperatura es la propicia.
Lo que complica este asunto es que muchas de las bacterias que actúan como núcleos formadores de hielo son a la vez patógenos de las plantas, causando daños a las mismas y promoviendo las heladas. Estas tiene por tanto graves efectos económicos en la agricultura al aumentar las pérdidas.
Este sistema de bioprecipitación puede que no sea una casualidad, sino una estrategia utilizada por las bacterias para diseminarse de una manera más eficiente y encontrar nuevos nichos donde medrar.
Células de hongos, partículas de polen y otros organismos o subproductos de ellos puede que tengan las mismas propiedades de condensación y merecerá la pena investigar sobre ello. Así por ejemplo, las algas del océano pueden controlar las precipitaciones locales liberando un compuesto volátil que ayuda a promover la formación de nubes.
La actividad humana interfiere en todo este proceso. Los cambios en el uso de los suelos y campos de cultivo, la agricultura, la explotación de los bosques, los monocultivos y otros procesos probablemente cambian la composición de los microorganismos de la atmósfera, y esto debe de tener un efecto sobre las precipitaciones y el clima local y global.
Según los investigadores estas bacterias son bastante ubicuas y se pueden encontrar desde la Antártida hasta Louisiana. Este descubrimiento debe de hacer reflexionar a los expertos en el tema sobre el papel que juegan estas bacterias en el clima terrestre. El asunto es bastante pluridisciplinar, pues entran en juego áreas del conocimiento como Ecología, Microbiología, Patología vegetal y Climatología. Representa un camino de investigación completamente nuevo y demuestra que sólo hemos empezado a entender cómo de intrincada es la relación entre el clima de la Tierra y su biosfera.
Fuentes y referencias:
Nota de prensa en Montana University.
Artículo en Science (resumen).
Entrevista al investigador en NPR (mp3 en inglés).
Nota de prensa de Louisiana State University.
Nature News.
Foto: “Rain on Leaf” por ecstaticist, vía Flickr.

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Thalia