El ciclo del carbono, nitrógeno y azufre revela nichos microbianos de aguas profundas en la Fosa de Atacama

Vida en la oscuridad más profunda

Muy por debajo de las olas frente al norte de Chile, el fondo marino es frío, oscuro y aparentemente estéril. Sin embargo, estos sedimentos albergan comunidades microbianas activas que reciclan en silencio elementos clave y ayudan a mantener el océano habitable. Este estudio explora quiénes son esos microbios y cómo se ganan la vida en las profundidades de la región de la Fosa de Atacama, revelando tanto un ecosistema profundo generalizado “alimentado por la lluvia” como un oasis oculto impulsado por energía química que se filtra desde abajo.

Dos formas de nutrir un océano profundo

Los investigadores se unieron a una expedición al sistema de la Fosa Perú–Chile, centrando el muestreo en sedimentos abisales entre aproximadamente 2.400 y 4.000 metros bajo el nivel del mar. La mayoría de los sitios muestreados eran suelos marinos típicos, donde la vida depende de una llovizna lenta de “nieve marina”: diminutas partículas de plancton muerto y otros detritos que se hunden desde la superficie iluminada por el sol. En estos lugares, las comunidades microbianas fueron sorprendentemente uniformes a lo largo de decenas de kilómetros. Bacterias y arqueas dominaban y se ganaban la vida principalmente descomponiendo este material orgánico envejecido, usando oxígeno cuando estaba disponible y cambiando a otras rutas más profundas en el sedimento.

Un oasis químico en el fondo marino

Sin embargo, un sitio destacó. A unos 2.800 metros de profundidad, el vehículo operado remotamente encontró sedimentos más oscuros, brillantes tapetes microbianos blancos y bancos de grandes almejas. Estas pistas señalaban un respiradero frío: un lugar donde fluidos ricos en compuestos químicos se filtran desde el fondo marino sin el calor de un conducto hidrotermal. Aquí, en lugar de depender principalmente del detrito descendente, muchos microbios parecían aprovechar compuestos de azufre reducidos que ascienden desde abajo como fuente de energía. El equipo recogió núcleos de sedimento dentro y alrededor de este parche para comparar su química y biología con la llanura circundante.

Pistas escritas en minerales y moléculas

De vuelta en el laboratorio, los sedimentos contaron una historia estratificada. En toda la región, granos de cuarzo y otros fragmentos rocosos se mezclaban con los restos triturados de diatomeas del océano superficial, confirmando el vínculo con la nieve marina. Pero en el sitio especial del respiradero, el centímetro superior del sedimento contenía pequeños cristales de dolomita, y las capas más profundas estaban repletas de minerales de sulfuro de hierro como la pirita. Junto con elevadas concentraciones de azufre e hierro, estos minerales sugerían que los fluidos del respiradero habían promovido reacciones químicas intensas en el lodo. Al mismo tiempo, las mediciones del agua intersticial mostraron poco oxígeno y señales de fuerte reducción en las capas profundas, condiciones ideales para microbios que usan sulfato y otros compuestos en lugar de oxígeno para “respirar”.

Microbios que comercian con azufre, no con metano

El equipo empleó metatranscriptómica, que lee genes activamente expresados, para mapear qué microbios hacían qué. Fuera del respiradero, las comunidades estaban dominadas por bacterias y arqueas afines al oxígeno que oxidan amonio y procesan nitrógeno, carbono y trazas de azufre. Dentro del respiradero, los tapetes superficiales rebosaban de bacterias oxidadoras de azufre relacionadas con las clásicas formas filamentosas blancas, junto con almejas que albergan socios internos comedores de azufre. A solo unos centímetros de profundidad, la comunidad cambiaba drásticamente: los usuarios de oxígeno desaparecían y dominaban especialistas anaerobios, incluidos microbios que reducen sulfato a sulfuros, fijan carbono usando dióxido de carbono disuelto y descomponen compuestos orgánicos resistentes. De forma notable, las arqueas típicas comedoras de metano que se encuentran en muchos respiraderos fríos estaban casi ausentes, y los genes clave del procesamiento del metano eran raros, lo que apunta a un sistema alimentado principalmente por azufre en lugar de metano.

Lo que nos cuenta este mundo oculto

En conjunto, la evidencia geológica y genética pinta un paisaje de aguas profundas con dos modos de vida entrelazados. La mayor parte del fondo marino en esta región alberga comunidades que sobreviven con la lenta descomposición de la nieve marina, reciclando carbono y nitrógeno de manera bastante estable. En contraste, el respiradero frío actúa como un oasis localizado donde la energía química del azufre reducido sostiene densos tapetes de bacterias, almejas y un microbioma subsuperficial altamente especializado. La presencia de dolomita disolviéndose y abundante pirita sugiere que la filtración pudo haber sido más intensa en el pasado, pero incluso hoy el ciclo del azufre sigue siendo intenso. Para un observador general, el mensaje clave es que el océano profundo no es un desierto uniforme: fugas sutiles de energía química pueden esculpir hábitats distintos, cada uno con su propio elenco de protagonistas microscópicos que moldean en silencio los ciclos globales del carbono, el nitrógeno y el azufre.

Cita: Arribas Tiemblo, M., Azua-Bustos, A., Sánchez-España, J. et al. Carbon, nitrogen, and sulfur cycling unveil deep-sea microbial niches in the Atacama Trench. Nat Commun 17, 4606 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70869-3

Palabras clave: microbios de aguas profundas, respiradero frío, ciclo del azufre, nieve marina, Fosa de Atacama