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Generalidades. El medio subglacial de la Antrtida es ms dinmico de lo que parece. Bajo las extensas y gruesas capas de hielo hay lagos de todos los tamaos y muchos de ellos se llenan y vacan, pasando el agua de uno a otro, lquido que facilita el desplazamiento de los glaciares. Ms de 100 la
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1. Lago Vostok, Antrtida: Explorando el lago subglacial y buscando vida en ambientes extremos. Pablo Belzn, Seminario de Grado:Introduccin a la Astrobiologa.
Facultad de Ciencias Astronmicas y Geofsicas - UNLP
2. Generalidades El medio subglacial de la Antrtida es ms dinmico de lo que parece. Bajo las extensas y gruesas capas de hielo hay lagos de todos los tamaos y muchos de ellos se llenan y vacan, pasando el agua de uno a otro, lquido que facilita el desplazamiento de los glaciares.
Ms de 100 lagoshan sido detectados,algunos de los cualesllegan a tener extenciones de hasta14.000km2. La alta presin, el exceso de oxgeno, la baja temperatura, la ausenciade la energa solar y el aislamientodela superficie durantemiles yquiz millones de aosda a pensar que la biota original de los lagossubglaciales puede presentar formas de vidadiferente a la que se encuentraen la superficiede la Tierra.
Ellago Vostokesel lagosubglacialms documentadohasta la fecha.Es elms grande, profundo,y probablemente el ms antiguo conocido,por lo que esuno de lossitios de aguams atractivos para losestudios geolgicos, geofsicos,biolgicosyglaciolgicos. Endicho lago,la capa de hielo tiene un espesor de 3750 metrosyse ha perforadohastalos 3623.No se perforo hasta el agua del lago en si sino que se detuvo antes. Pero si se penetr 84 metros en lo se puede denominar como hielo formado por la recongelacin producto del agua del lago mismo.
3. El lago Vostok probablemente es un entorno ultraoligotrfico, es decir, carecera de los nutrientes necesarios para el crecimiento de vegetales. Posee una gran saturacin de oxgeno con valores 50 veces mayores que los encontrados en los lagos de agua dulce normales de la superficie de la Tierra. Se cree que el enorme peso de la placa de hielo sobre el lago es la que produce la elevada concentracin de oxgeno.
El oxgeno y otros gases se disuelven en el agua, pero tambin, como sucede en los fondos de los ocanos del mundo, forman lo que se llama "hielo inflamable" o hidratos de gas, que son acumulaciones cristalinas similares al hielo, formadas de gas natural y agua. El ladrillo de este slido cristalino es una estructura denominada "clatrato", donde las molculas de agua forman una celda cuyo interior est ocupado por gas. Esas estructuras se forman a las altas presiones de la profundidad del lago Vostok, y seran inestables si se trajeran a la superficie a presin atmosfrica.
Debido a este hecho, si el agua sale del lago Vostok por la perforacin, podra salir a chorro como en una botella de gaseosa, y si no se contiene, exponer el lago a una posible contaminacin, adems de ser un riesgo potencial para los cientficos.
En abril del ao pasado, investigadores alemanes, rusos y japoneses, descubrieron que el lago tiene pequeas mareas. Dependiendo de la posicin del sol y la luna, la superficie se eleva entre 1 y 2 cm.
4. Ubiqumonos un poco. El lago Vostok se encuentra levemente desplazado del centro del continente antrtico bajo la estacin antrtica rusa Vostok, donde los termmetros midieron el 21 de julio de 1983 89 C, la temperatura ms fra jams registrada en nuestro planeta. El lago es inmenso y uno de los mayores encontrados en la Tierra. La superficie del lago Vostok est estimada en 14.000 kilmetros cuadrados, con una longitud de 250 km, una anchura de hasta 50 km y una profundidad que puede llegar a 500 m. El lago est enterrado bajo cerca de 4 km de hielo acumulado en el continente antrtico durante 400.000 aos.
5. Veamos como es la estructura de la red subglacial
7. Datos actuales yalgunas preguntas abiertas
8. Con unas dimensiones de 250 km de largo por 50 km de ancho, est dividido en dos profundas fosas por una cordillera. El agua lquida sobre la cordillera tiene una altura de 200 mts, la fosa norte, y 500 mts la sur. El lago Vostok tiene un volumen estimado de 5.400 km de agua dulce. En mayo de 2005 se hall una isla en el centro del lago.
Este lago permaneci desconocido hasta hace poco tiempo debido a su ubicacin geogrfica, lo cual lo convierte en una de la ltimas zonas por explorar del planeta. Cientficos rusos y britnicos descubrieron la existencia del lago en 1996 mediante la combinacin de datos de diversas fuentes, incluyendo observaciones areas de radar y altimetra de radar desde el espacio. La existencia de agua lquida bajo la capa de hielo se ha confirmado y constituye, cientficamente hablando, el lago sin contaminar ms prometedor de la Tierra. El agua que contiene es muy antigua, con un tiempo de residencia medio de 1 milln de aos.
9. La acumulacin de hielofuemapeada a partir deunestudio aerogeofsico. El glaciarse superpone al lago yfluye principalmentehacia el este sobreel anchodel lago conun movimientoal suresteobservadoa nivel localen la zona de Vostok. De sur a norte, hay unaligerainclinacin de la superficiey sta es unos 50metros mselevadaa una distancia de250 km dela estacin Vostok.En ste lugar,el espesor del hieloes 600metrosmsgrueso que enVostok.
En el mapeo referido al proceso de acrecin tenemos que el hielo del lago est mayormente ubicado en el rea sur y se lo detecta hasta 165km de Vostok, representando mas del 50% del rea del lago. El espesor promedio del hielo ronda los 295m en comparacin con los 220m que se encuentran en el sitio de Vostok. El hielo se acreta bajo la superficie del glaciar y es expulsado por el movimiento de ste. Para compensar esto, un afluente de agua es requerido en la zona de derretimiento en el rea norte. El agua del lago es lentamente renovada y lo entrante arrastra sales, polvo y tal vez posibles microorganismos de la propia superficie del lecho.
CIRCULACION DE AGUA Y ACRECION DE HIELO
10.
11. As y todo, sabemos relativamente poco acerca de estos procesos subglaciales e incluso ignoramos una descripcin cualitativa emprica de los procesos que ocurren dentro del lago. (Ej: proceso de acrecin)
Fu una sorpresa cuando se logr extraer e identificar muestras de hielo de la parte ms profunda de la base Vostok. Adems, tenemos que el tiempo de renovacin del agua rondara desde 4500 a ms de 100 000 aos (Kapitsa et al., 1996). El sistema de lagos es prcticamente isotrmico y tambin sera un sistema cerrado. Por lo tanto la mayora de los intercambios de energa estn dominados por el calor latente de fusin y de congelacin.
El balance energtico de todo el lago tiene que ser considerado. Otras preguntas siguen sin respuesta sobre cmo y cundo se form el lago. El lago exista antes de la glaciacin antrtica principal o es fruto de la fusin del hielo debido a un flujo de calor geotrmico anmalo? Es el lago un colector de un gran sistema hidrulico subglacial? Cmo se redistribuye el calor en el lago? Cul es la composicin qumica del agua y su salinidad?
12. En cuanto a la presencia de vida en el lago Vostok, despus de los descubrimientos actuales y la documentacin de la vida en diferentes ambientes extremos en la Tierra, es razonable esperar que el lago Vostok contenga vida, microorganismos o las huellas de su actividad. Se esperara encontrar rastros en el hielo de acrecin. Esto, sin embargo, es difcil de probar o refutar. De hecho, el contenido biolgico del hielo de la Antrtida sigue estando indocumentado. Los estudios son escasos pero esto no se debe a la falta de inters cientfico, sino ms bien porque el hielo polar es qumicamente muy limpio y la firma biolgica es muy pequea. La bsqueda de evidencia de actividad biolgica en el hielo es un gran desafo, ya que puede confundirse fcilmente con contaminacin.
Procedimientos especiales de descontaminacin se utilizan con el fin de eliminar la parte externa de las muestras de hielo del ncleo. El hielo de la Antrtida tiene concentraciones muy bajas de impurezas qumicas y polvo en un nivel de alrededor de 10 ppb y la parte interna del hielo debe ser procesada en reas limpias de polvo.
13. Registro Climtico y propiedades qumicas del hielo Un estudio paleoclimtico deduce del anlisis de los ncleos de hielo de 3310m de profundidad el primer gran registro que cubre los ltimos 400.000 aos. La temperatura del pasado, el contenido de gases de efecto invernadero (CO2, CH4) y las concentraciones de aerosoles de origen marino y continental han sido reconstruidas.
Las variaciones de la temperatura en la superficie de la capa de hielo se desprenden de la composicin de istopos estables del hielo. El perfil muestra una amplitud total de aproximadamente 12 ?C. Se han propuesto ligeras diferencias de los cambios climticos (hasta 18 ?C) (Salamatin et al., 1998). Perodos glaciales dominan los registros, con una frecuencia de unos 100.000 aos. El actual perodo clido, conocido como el Holoceno, comenz alrededor de hace 12.000 aos y parece ser un perodo muy estable con respecto a otros interglaciares.
14. El registro climtico de los ltimos 400.000 aos. De arriba a abajo: -Volumen Global de hielo (en unidades relativas) deducido de registros de sedimentos marinos. -Temperatura (diferencia con la temperatura de la superficie actual) deducida de la composicin de istopos estables del hielo. -Registros de gases de efecto invernadero: CO2 (ppmv) y CH4 (ppbv) como se deduce de las burbujas de aire atrapado. Tenga en cuenta el reciente aumento hasta el nivel actual de CO2 y CH4, lo que refleja la actividad antropognica desde la dcada de 1850. -Perfil de la concentracin de sodio (ppb), representante de los aerosoles marinos. -Perfil de la concentracin de polvo continental (ppm).
15. El registro del clima global muestra una estructura de "diente de sierra" con temperaturas gradualmente decrecientes a partir del perodo interglacial hasta alcanzar los mnimos del perodo glacial. Esto fue seguido por un deshielo ms rpido, que tendr lugar en tan slo unos pocos milenios.
El anlisis espectral indica la presencia de tres periodicidades mayores de alrededor de 100.000, 40.000 y 20.000 aos. Estas variaciones se caracterizan segn la geometra y el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. El registro confirma la teora astronmica del paleo clima que tambin es apoyado por los registros marinos. (Teora que hace referencia a que los grandes cambios climticos estn relacionados con la excentricidad, oblicuidad y precesin de la tierra).
Las impurezas en la atmsfera antrtica incluyen la pequea fraccin de los aerosoles primarios emitidos por los ocanos y los continentes, as como los resultantes de la conversin de gas de partculas o, ms recientemente, la actividad antropognica. Tenemos sodio (Na) que caracteriza la espuma del mar, mientras que el polvo, que es principalmente la masa representada por partculas con tamaos de entre 0,8 y 3m, ??proviene en su mayora de los continentes y las zonas ridas.
16. Composicin qumica del hielo glaciar El hielo de la Antrtida contiene entre 0,3 y 0,5 mg L-1 de sales totales, es decir, 100 a 1000 veces menor que el contenido de agua mineral comercial. El anlisis qumico del hielo requiere equipo especial y tcnicas sensibles. Los ncleo de hielo y las primeras muestras deben ser descontaminadas mediante la eliminacin de la parte exterior. La parte interna es analizada en un laboratorio libre de polvo. El uso de habitaciones limpias y agua pura desionizada ultra-filtrada son requisitos previos para la qumica del hielo, como en los campos de la medicina o la microelectrnica.
Las muestras de hielo derretido son cida (pH ~ 5,7), debido principalmente a la muy poca cantidad de polvo y carbonatos continentales y el exceso de iones de sulfato, como el cido sulfrico de la atmsfera. Los aerosoles de espuma del mar contribuyen en mayor medida con los siguientes iones: Na +, Ca2 +, Mg2 + y Cl. El polvo de los continentes contribuye con: Ca2 +, Mg2 +, K +, NO3 - y los iones Fe3 +. Los sulfatos son dominados por el cido sulfrico, que es el producto final de la oxidacin atmosfrica de los derivados del azufre, como el azufre dimetilo (DMS), producido a partir de la actividad biolgica del fitoplancton marino. Por otro lado, espordicos eventos volcnicos inyectaron grandes cantidades de cenizas y gases a la atmsfera. Capas de ceniza son a veces visibles en los ncleos de hielo.
17. Muestras del hielo de acrecin.Arriba a la izquierda:las inclusionesde sedimentosobservadas enuna muestra del ncleode hielode3607metros de profundidad.Secciones delgadasde hielo delncleo de hieloobservada conluz polarizada.Arriba: el hieloglaciarpolicristalino.Abajo:el hielopor acrecin(3553m de profundidad), con unsolocristal de32 cmde largo.Irregularidadesde colorse deben auna superficiede hieloduro.
18. Enla dcada de 1980, elinvestigador rusoSabitAbyzovfue el primero en investigar el contenidobiolgico dencleos de hielo enla estacin Vostok, aplicando a las muestras los mtodos clsicosde cultivoy haciendo uso del microscopio.La parte exteriorde los ncleosse descarty se usoun sistema estril, quederrite y recogeslo la parte internadel hielo.A partir de estos estudios, diferenteslevaduras, hongos y bacteriashan sido observadas yalgunashasta han sido cultivadas.Aunque el xitodel cultivodisminuye conla profundidadde la muestra, se han obtenido resultados de muestras tomadasa una profundidad de2.200 metros, lo que sugiereuna reactivacindel metabolismodespus de150.000 aosde"anabiosis"o latencia.
Estosestudios fueron los primerosen este campo, sin embargo,sus resultados deben sertratados con precaucin.De hecho, de la investigacinqumica del hielo hemosaprendido muchoen los ltimos veinteaos sobre el bajo contenido de impurezasylos problemas de contaminacin,la necesidad de trabajaren instalacioneslibres de polvoyde usar equiposde alta sensibilidad junto contcnicas adecuadas (as comoel agua pura artificial desionizada), junto conunprotocolo de anlisisqueincluye el tratamiento delos espacios en blanco(pruebas falsas omuestras desimulacro).Estas tcnicasse utilizan ahoraampliamentey de manera rutinaria, lo que permitedeterminar de forma viablela composicin qumicadel hielo polar.Para las investigaciones biolgicas, sondifcil de aceptarlas conclusionesde los estudiosque no se llevan acabo en condicionesestriles y libres de polvo.Hasta la fecha,el contenidobiolgico del hielo glaciarde Vostok(especialmente delos estratos profundos)queda por confirmar.
19. Las muestras dehielo de acrecin proporcionanuna oportunidad para investigar elcontenidobiolgicodel lago. Tres estudios principaleshan sido publicados recientemente, (Karletal, 1999;Priscuetal, 1999;Christneretal, 2001),y en todos estos estudios se detectaronmicroorganismos. Se han observado clulas en concentraciones de100 a 25.000clulas por ml deagua de deshielo.
Se logr amplificar ADN de muestras dehielono concentrado,lo que implica queun nmero importante declulas estn presentes enlas muestras de aguay en el lagotambin (Priscu, 1999;.Christner, 2001).
Estos microorganismosencontrados e identificados por la clonacin ysecuenciacin dela diversidadmuestran pocoy son similares a los que se encuentranen la superficiede la Tierra y/o cerca delos entornosde influencia humana(Priscuetal., 1999).La concentracinde carbono orgnico total (COT)delas muestras de aguaseencuentraen un rango de80 a500 ppb.Debidoa la fragmentacindela formacin de hielo,el contenidodeCOTdel agua del lagoVostokdebe ser comparable al dealgunos lagosabiertos yfuentes de microorganismoshetertrofoscon nutrientes.(Karletal, 1999;.Priscuetal, 1999).
20. Estopuede parecercrebley por lo menosrepresenta un avance enlos estudios biolgicos.Sin embargo, laqumicade los resultados publicadosjunto con los hallazgos biolgicosplantean varias preguntasalos geoqumicosaun sin respuesta. En primer lugar, las concentraciones delas clulas observadastienenla misma magnitudque la observada parael polvoinsolublede tamao comparable,por ejemplo,1000 / 10000 porgdelas partculas>0.8m.El polvose mideen muestras de aguapor un contador Coultery son observados pormicroscopo electrnico(Petitetal, 1999).
Cuando unamuestra de agua dehielo de la Antrtidase observabajo un microscopio pticooelectrnico(con0,4o0.2mporosidad), las partculasde polvo mineral (tamao0,8 - 3m) son las msabundantes, mientras quela materia orgnicay microorganismosson muy raros. Esto es contrarioal casode las muestrasde hielo delos Alpeso los Andesque son a menudoricos enmicroorganismos.Por ejemplo, en una muestra delos glaciaresandinospronto se desarrollanmicroorganismos fcilmentedetectablespor la tcnica deCoulter,si se los deja duranteunos dasen el laboratorio, a temperatura ambientey se los expone ala luz del da.Por esta razn, las muestrasandinasdeben ser procesadas??inmediatamente despus dela fusin ypor separadode las muestras dehielo de la Antrtidapara evitarla contaminacin cruzada.Es muy raro ver el desarrollo de bacteriasenmuestras de agua delhielo de la Antrtida,perocuando ocurre,la contaminacin oel insuficiente cuidadoen la limpieza de herramientas yvasosson la causa msprobable.
21. Varios intentos se hanhechopara reproducir elcultivoy los experimentosde amplificacin de ADNmediante la realizacin delas pruebas correspondientesalas muestras de hielode Vostok.Elprocedimiento de descontaminacinfue elmismo que se utilizapara el anlisis qumicoyse llev a cabobajo una campanaestril.Todos losrecubrimientos,bajo diversas condiciones ambientales, incluyendolos especficos depsicrfilos,no tuvieron xito. Respecto al ADN,una serie deampliacionestambinresultaron no concluyentesy / olas muestrasfueron positivas falsas(M.Blot,D.Faure, indito).A partir de preparacionesmicroscpicasyfiltro, se observaronmicroorganismosslo una vez, pero parauna muestra de hielo queera demasiado pequea paraaplicar elprocedimiento de descontaminacin. Vista de lasala blancade laboratorio,la proteccin del operadory algunas operaciones de manipulacinylavado dela descontaminacin delos ncleos de hieloenLGGEenGrenoble.Abajo a la izquierda: Unamicrofotografa dela contaminacin deuna muestra de hieloacreditados conel fluido de perforacin. Debidoal pequeo tamaode la muestrade hielo, la aplicacin delproceso de descontaminacin completano fue posible.Una vezfiltraday coloreado porDIAPI, vemos inclusionesde sedimentos (arcillasminerales)en amarillo, mientras que los microorganismosaparecen en color verde (como cocos).
22. ESTUDIOS RECIENTES Presentamos aqulos resultados de unestudiollevado a cabo recientementeconuna serie de controlesqumicos y biolgicospara validar nuestros resultados.Hemos utilizadola secuenciacin del gen ribosomal 16S para estimarel contenidobacterianode las muestras del hielode acrecin entre3551my 3607m de profundidad, formadohaceunos 15-20 mil aos.Adems,unamuestra dehielo glaciar de 3001m,conuna edad de unos300 mil aos(Petitetal., 1999),fue tomadapara la comparacin.El horizonte de hielo de acrecincontienepequeas inclusiones visibles delos sedimentosatrapadoscuando el glaciarse movia travs de una baha depoca profundidadaguas arriba del sitioVostok(Jouzeletal, 1999).
23. Procedimiento de descontaminacin ycontroles qumicos
La descontaminacinresult serun tema crtico.Las estrictas tcnicas dedescontaminacin utilizadas actualmenteen la qumica permitenmediciones viablesde los iones principales, as comode elementos traza presenteen el hielodela Antrtida.En nuestro estudiohemos aplicado elrigorde la hielo-qumicabasada enel procedimientode descontaminacin de lasmuestras de ncleosde hielopara producirla composicin qumicams viable paralos ionesms importantes yel carbonoorgnico disuelto (COD).Los iones principalesy ligeras concentraciones de cidoscarboxlicosresultaron sensibles a la contaminacin gaseosaenel entorno de laboratorio(Legrandetal., 1993)y esto sirvi como unprimer controlde nuestros procedimientos dedescontaminacinaplicados a las muestras antes delos estudios biolgicosmoleculares.
En pocas palabras,el procedimiento de descontaminacindel ncleo de hieloes el siguiente:El cortedel hielo y lalimpieza de la superficiese realizen un cuarto fro(-15?C). A continuacin, las muestras se lavaron tres veces con agua pura libre de COD y se las fundi a temperatura ambiente en frascos de policarbonato limpios y estriles. El agua derretidase concentran ms,hasta 2000 veces utilizandounidades de filtracinequipado conmembranas3Kd, y se realizo as la eliminacin de toda la materia ms grande que 10 pares de bases de ADN. El personal del laboratorio utilizmaterial quirrgico,paosestriles, guantes, mscarasy escudos.Las superficiesy herramientasse limpianconsoluciones dedescontaminacin qumica.
24. Tenga en cuenta quelas muestras de hielose prepararonen un edificio diferenteque el utilizadopara la extraccin deADN yanlisis de PCR,para evitar cualquier impacto de los productosen las muestras. (PCR: Es una tcnica de biologa molecular, cuyo objetivo es obtener un gran nmero de copias de un fragmento de ADN particular, partiendo de un mnimo; en teora basta partir de una nica copia de ese fragmento original, o molde).
Para laparte del ncleo dehielo de Vostokms profundo que3520 metros(incluido el hielo glaciarbasalyel de acrecin),unperfil de referenciainicial de los ionesprincipalesy las ligeras concentraciones de cidoscarboxlicosde las muestras dehielorevelaronun contenido muybajo deNH4+(0.1-4 ppb), NO2-(<0.1ppb), acetato(0,5-2ppb)y los ionesformiato(<0.5ppb), en consonancia conlosencontrados previamente enotrosncleos dela Antrtida (LegrandySaigne1988).La concentracin deDOC,influenciado por la presenciade querosenoa partir delos fluidos de perforacin,se demostr que erabajay similar tanto en el hielo glaciar(24 14ppb) como en el hielo de acrecin(177ppbC).
El mtodo deenjuaguecon agua ultrapura, inclusopuede no ser suficientepara eliminartodos los entes biolgicos extranjeros (por ejemplo,Kawaietal, 2002;..Kulakovetal, 2002).Adems,la extraccin de ADNy enzimascomerciales PCR, reactivos yartculos de plsticodesechablesadecuados para su usoen condiciones de baja biomasa no siempre soncertificadode ADNlibre(por ejemplo,Grahnetal, 2003;.Corlessetal, 2000;..Millaret al,2002).Por esta razn,hemos tenido que desarrollarnuestra base de datosde contaminantesen ordena los contaminantes potenciales de las muestras estudiadas.
25. Indexacin delos criteriospara las bacteriascontaminantesregistradosen el ncleo dehielo de Vostok.Las teclastambin se utilizanen la tabla 7.4
27. Hallazgos biolgicos confiable Elnico filotipo queha pasado con xitonuestra base de datosde contaminantes y otroscriterios de seleccinde contaminantes fue labacteriatermfila Hydrogenophilusthermoluteolus(beta-Proteobacteria), quese encuentra hasta ahora sloen las aguas termalesdel distrito deIzu(Japn) (Goto et al., 1977;.Hayashietal, 1999)y est estrechamente relacionada conla especie Hydrogenophilushirschii conocidaen las aguas termalesdelParque Nacional de Yellowstone, EE.UU.(Stohret al,2001) (Fig.7.18).Una secuencia deADNratribuida al generoHydrogenophilus fue recuperadorecientemente porLpez-Garcaetal.(2003)a partir de sedimentoshidrotermalesen la cordilleradel Atlntico medio.Es potencialmente unQuimiolitoauttrofico capaz de crecermediante la oxidacin deH2y la reduccin deCO2(Goto et al, 1977;.Hayashietal, 1999;.Stohretal, 2001).Adems dela ausencia deHydrogenophilussp.ennuestra base de datosde contaminantes, as comode otros datosconocidosde contaminantes,la distribucin limitada delos parientes ms cercanosde esta especiea escala global(distritoIzu, Japn yYellowstone, EE.UU.),proporciona una indicacinadicional deapoyo asu estadono contaminante.
29. Deliberacionessobre los hallazgosbiolgicos enel lago Vostok Diversas bacteriasdescubiertas con anterioridadenzonas de acrecin de hieloen Vostok (Karletal, 1999;.Priscuetal, 1999;.Abyzovetal, 2001;..Christneretal, 2001)e identificadaspor el polimorfismode longitud de fragmentosde restriccines terminales (Priscuet al., 1999) yla secuenciacin de genesde ARNr 16S(Christneretal.,2001) han sugeridola presencia de vidaen el lagoVostok.Estos estudiospueden ser vlidos, pero los resultadossufren dela ausencia de controlesqumicos o,cuando es posible,la composicin qumicadel hieloes cuestionable.
En nuestro enfoque,hemos reconocidohasta ahora slouna bacteria(12clones, dos tipos de secuencias), queha pasado con xitolos estrictos criteriosde seleccin de contaminantesy, por lo tanto,puede ser considerada comorelevante parael estudio del hielo bajo la estacin rusa Vostok.Dicha bacteria fue encontrada enuna muestraa3.607metros de profundidad, y representa laexistencia deltermfiloQuimiolitoauttrofico Hydrogenophilus thermoluteolus(beta-Proteobacteria)encontradohasta ahora slo en las aguas termales.No hayresultadosfiablesde lo detectadoenmuestras a 3551 metros,y todos losotrosfilotiposdetectados(total 16filotipos)se supone que son contaminantes.Esto indicaque la contaminacin, sobre tododesde el entornodel laboratorio(polvo), as comode fuentes humanas,incluso despus delos procedimientos de descontaminacinrigurosa,sigue siendouna fuente importante de bacterias extraas.Este hecho, junto conla incapacidad para generarproductos de PCR,sugiere indirectamenteun nmero muy bajode clulasy/ocantidades de ADNen las muestras del hielode acrecin.
30. Nuestros resultados sonde especial inters porla bacteria, que descubrimosrepresenta una especietermfilagenuina.Teniendo en cuentalos lmitesde cualquier planteamientode PCR(por ejemplo,PCRsesgo enla estimacin dela composicin y diversidad de especies(Dunbaretal, 2002;.LuedersyFriedrich2003))y, a pesar del hecho de queno sabemoslo suficiente acerca dela correlacinentre el tipo desecuencia de ARNry el fenotipo(cuandose obtuvo100%de similitud de secuencias dela regin estudiada), consideramos al hallazgo del Hydrogenophilusthermoluteolus como un indicadorpara la existencia de un medio ambientegeotrmicobajoel Lago Vostok.es probable queen tal ambiente,Archaeaspueden estar presentes(por ejemplo,Granerosetal., 1996).sin embargo,al igual que enestudios previos (Priscuetal., 1999),no hemos encontrado ningnindicador de su presenciaen las muestrasde hielodel LagoVostok
31. Conclusiones y Trabajo a futuro Aspectos Geofsicos y Geoqumicos:
En primer lugar,cabe destacar elinterspaleo-climatolgicodelos ncleos de hielo de las zonas polares.Elmuestreo continuo obtenido de la atmsferay el encapsulamiento enlas burbujas de airees una propiedad nica.Los registros disponiblesen la actualidadcubrenvarios miles de aos.El proyectoeuropeoEPICA, financiado por10 pases, rene a ms de60 cientficos yplanea perforar dosnuevos ncleos dehielo en las profundidades:unaen el DomoCy el otro enlamontona superficieMaud,con el objetivode extender elpaleoclimams all de cuatrociclos climticosy as obtener detalles del ltimo perodo glacial.El ncleo de hielotambin proporcionarnuevo material parala bsqueda de vidaen elhielo de la Antrtida, quean no se hadocumentado.
32. Nuevas perforaciones, la intrusin enlos lagosdelmuestreo directoy/ola implementacin delaboratoriosin situ, resultan necesariospara obteneruna mejor comprensin delos procesos que ocurrenen los lagossubglaciales.Estos estudios puedenser capaces de resolverel debate sobrecuestiones fundamentales relacionadas conel contenido de aguay la historiade los lagos.Sin embargo,para cumplir coneste ambicioso objetivo, es necesario desarrollarnuevas tcnicasde perforacinpara evitar la contaminacinqumica y biolgicadelos equipos en el medio ambientede influencia humana.
Este es eltema ms crtico, sobre todoteniendo en cuenta queslo 130mde hielo an no se hanperforadosobre el lagoVostoky que el lagoparece estarprcticamente libre de grmenes.Por el contrario,las tcnicas de muestreotambin deben ser desarrolladaspara que garanticen la proteccindel planeta(similaresa las desarrolladas parael retorno demuestras extraterrestres).Desde 1995,variasconferencias y talleres internacionalesse han organizadoen la antrtida y el grupo de cientficos deSCAR(ComitCientfico de Investigaciones Antrticas) ha sido asignadopara estudiar lostemas relacionados conla exploracinsubglacial del lago (Kennicutt, MC2001,yhttp://salegos-scar.montana.edu).
33. De las consideracionesdesarrolladas, probablementeellago Vostokexisti como lago abierto antes dela glaciacin dela Antrtida,o tal vezcomo un pantanoconagua que se evaporaba.El lagocontena probablementesales de marconcentradadurante esta primera etapa,o por lo menos, agua de mar.
A medida que lacapa de hielocubrala Antrtida, elvolumen del lagoyprobablementesu salinidadfueron en aumento. Unanlisis qumicoadicional del hielode acrecinsera relevante paraeste fin (Souchezetal.,2000, 2003).Aparte de lanecesidad de una topografa favorable del lecho rocoso, la formacindel lagodepende de la temperaturaen la base dela capa de hielo.Esto se traduce enel balance energtico entreel calor geotrmico yla dinmica delas capas de hielo.Puesto que este equilibrioesdemasiado complejo como paraestablecerlocon precisin(por los modelos numricos quetienen que estar integradosen untiempo muy largo), la prediccinde la formacin dellagoseguir siendo unadifcil tarea por resolver.Hasta la fecha,la deteccin directapor teledeteccino por estudiosde resonancia y aerogeofsicos,sonlos mtodos ms eficaces, proporcionando datospara ser integradosen el modelaje .
34. A partir de consideracionesgeomtricas,el hielo menos denso bajo la densa placa continental se debe aproximadamente en un 52%al proceso de acrecin,mientras que el restoes producido porla posterior congelacindel agua por contacto directo con la placa continental.Las reasde fusin y congelacin estn separadas fsicamente yrepresentanalrededor del 47y el 53%dela zona del lago, respectivamente.
Lamedia global delas tasas deacumulaciny el derretimientoen todo el lagoestnunos 10 mm/ ao, yel tiempo de renovacindel aguaes de80.000 aos.Un volumen total de70 נ106 m3se derritecada aoyun volumen equivalente es acrecentadodespus de haber sidoexportados fuera dela zona del lago.La velocidadmedia deequilibriode la zona deacrecines de ~1,5 m/ ao, lo que parece coherente conlos resultados del modelodela capa de hieloaguas arribadel lago(SiegertyKwok, 2000).
35. Probablemente el hielode acrecinse forma por elfrente de congelacinlentaque ingresa bajoel glaciar.Estelento procesopermite la formacin decristales de hielocon celosasde baja concentracin dedefectos(Montagnatetal., 2000),un material interesantepara estudiar.Las impurezasdel hielo,las sales y losgases,son en su mayorarechazadosdurante la congelaciny se acumulan enel lago.La contribucin de lassales delos glaciaresala salinidad dellagoes casi despreciable(~ 0,1%0).Para los gases,sin embargo,el lagoprobablementeacumule hasta726 g/Lde nitrgeno y de8 g/Lde oxgeno entotal.Debido a laalta presin y temperaturadel lago, que forma partede losgases queformanlos hidratosde aire(clatratos), el agua podra estar an mssaturadade gasde lo que pensamos (LipenkovIstominy2001).El agua del lago probablemente contieneun exceso de oxgenocon respecto alos lagos abiertos, lo que representaun obstculo adicionalpara los microorganismosen el lago. Trabajos a futuro enfocados en estos asuntos proporcionaran datos muy valiosos.
36. PARA IR TERMINANDO
37. Proyectos de Perforacin Hoy da, tanto cientficos rusos como norteamericanos, intentan avanzar con las investigaciones y buscan finalmente penetrar en las aguas profundas cubiertas por las capas de hielo del Glaciar.
En enero de 2011 los rusos reanudaron las perforaciones que se encontraban detenidas desde el ao 1998. Las obras de perforacin en esta temporada empezaron el pasado 2 de enero, a una cota de 3.650 metros. En poco ms de un mes, la perforadora avanz unos 70 metros para detenerse nuevamente. Reanudaran las obras a fines del 2011.
Por su parte, los norteamericanos, cuentan con un programa de perforacin basado en un robot que puede penetrar las capas de hielo polar causando el derretimiento del glaciar.
38. El robot, denominado Cryobot, fue testeado ya en los aos 60s cuando formaba parte de una expedicin internacional glageolgica enGroenlandia, alcanzando profundidades de perforacin de ms de 1000m.
Supuestamente, los cryobots estn siendo probados en laAntrtida. Se espera que algn desarrollo de estos robots sea capaz de penetrar las capas de hielo de la congelada luna deJpiter,Europa, para explorar el supuesto ocano que reside en el interior de la luna, el cual se especula que pueda albergar vidaextraterrestre.
39. Nada ms, muchas gracias
