No abunda la fauna en las profundidades marinas. Amplias zonas del oceáno se encuentran a varios kilómetros de distancia de la superficie y por ello, muy lejos de la luz del sol. No llega la luz, la fotosíntesis es inviable: no hay plantas. La única materia orgánica en esas zonas son los detritos que proviene de aguas más someras. Hay bacterias que los pueden utilizar y también hay bivalvos y equinodermos que, a su vez, dan cuenta de las bacterias. Y por último, también hay unos pocos peces que consumen esos invertebrados. Pero lo cierto es que esa “lluvia” proveniente de zonas someras no da para mucho, así que en los fondos profundos escasea la fauna. Pueden llegar a ser verdaderos desiertos.

Algunas zonas del Océano Pacífico y del Oceáno Atlántico, aunque no son una excepción a esa norma general en la mayoría de su extensión, tienen, sin embargo, algunos puntos en los que hay abundancia de animales. Como consecuencia del movimiento de los continentes y de las tensiones que se producen entre placas tectónicas, en las zonas más profundas se producen hendiduras y se abren grietas de las que sale lava y, en ocasiones, agua caliente muy rica en azufre y en minerales. Se trata de surgimientos hidrotermales que se forman en el fondo del mar.

En el año 1977 un submarino enviado a examinar una de esas zonas en el Océano Pacífico realizó un descubrimiento sorprendente: se encontraron con densas poblaciones de animales de diferentes especies, algunos de ellos de gran tamaño y de vivos colores. Entre esos animales, descubrieron gusanos tubícolas de más de un metro de longitud, así como almejas de gran tamaño (>30 cm). A los gusanos se les denominó Riftia pachyptila (filum Vestimentifera) y a los bibalvos se les puso el nombre de Calyptogena magnifica.

Quienes se ocuparon de examinar esos animales enseguida se percataron de que las altas tasas de crecimiento que observaron no se debían a la alta temperatura del agua en esas zonas, sino que tenían relación con el azufre que salía de las surgencias hidrotermales. Cuando se oxida el azufre y se forman sulfitos o sulfatos se libera energía. Se conocían de antaño bacterias oxidadoras de azufre (quimiolitotrofas) que utilizan esa energía en los afloramientos de azufre de la superficie terrestre. A diferencia de lo que hacen las plantas utilizando la energía solar para sintetizar carbohidratos y otros productos, la energía que utilizan esas bacterias es la procedente de la oxidación del azufre. Además de bacterias oxidadoras de azufre de vida libre, en los fondos marinos donde se producen surgimientos hidrotermales también hay bacterias similares que, a diferencia de las anteriores, son simbiontes y viven en los tejidos de los gusanos y de los bivalvos.

El gusano gigante Riftia vive en el interior de tubos blancos. Tan solo las branquias sobresalen del interior del tubo; son de un color rojo intenso. Riftia no puede comer, puesto que carece de boca y de intestino. Su órgano interno de mayor tamaño es el trofosoma, una cavidad que está llena de bacterias simbiontes. El trofosoma representa más de una tercera parte de la masa del animal y en algunos ejemplares puede llegar a ser la mitad.

La incorporación, desde el exterior hasta la sangre, del azufre, oxígeno y dióxido de carbono que necesitan las bacterias del trofosoma es tarea de las plumas branquiales de color rojo que se proyectan hacia fuera del tubo. El color rojo de las plumas se debe a la hemoglobina. Se trata de una hemoglobina muy especial puesto que, además de combinarse con el oxígeno como hace cualquier otra hemoglobina, se combina también con el azufre. Por ello, es la responsable del transporte de ambas sustancias hasta el trofosoma. Lo sorprendente es que el azufre incapacita al resto de las hemoglobinas del reino animal para combinarse con el oxígeno, puesto que bloquea los sitios de unión de la hemoglobina y el oxígeno. Esa es la razón por la que el sulfídrico es tan tóxico para muchos animales. Sin embargo, esto no representa ningún problema para Riftia, puesto que su hemoglobina tiene distintos sitios de unión para el oxígeno y para el azufre.

El bivalvo Calyptogena carece de un órgano especial para albergar las bacterias simbiontes oxidadoras de azufre; las acoge en la branquia. A diferencia de los gusanos, la hemoglobina de las almejas es incapaz de transportar azufre y de hecho, puede resultar perjudicial para su normal funcionamiento. Al no poderlo hacer la hemoglobina, el transporte del azufre en la sangre lo realizan unas proteínas plasmáticas de gran tamaño muy especiales. Además, las almejas adoptan una disposición especial para captar las distintas sustancias que requieren las bacterias oxidadoras del azufre, ya que no las incorpora todas ellas por la misma vía. El oxígeno y el dióxido de carbono acceden de forma directa desde el medio circundante. Sin embargo, el azufre lo incorporan de otro modo, através del pie. El pie lo introducen en las hendiduras de la chimenea, en zonas donde la concentración de azufre es especialmente alta y la de oxígeno muy baja. El azufre se incorpora a través del epitelio del pie, por donde llega al sitema circulatorio; en la sangre, se combina con las proteínas a las que he aludido antes y así, combinado con ellas, llega a la branquia. Las branquias, por su parte, se proyectan hacia zonas donde el agua es bastante más fría, contiene muy poco azufre y dsipone de concentraciones normales de oxígeno y dióxido de carbono; por eso difunden directamente desde el exterior hacia el interior de los tejidos branquiales.

Como puede comprobarse, la almeja pone en juego un dispositivo bastante complicado, pero es un dispositivo necesario. El oxígeno y el azufre se combinan con facilidad. Cuando el agua procedente de las surgencias hidrotermales se encuentra con el agua circundante rica en oxígeno, ambos elementos reaccionan. Por ello, los animales que se sirven de esa reacción para obtener energía, deben evitar que curse de forma espontánea y esa es la razón por la que deben impedir que los dos elementos se encuentren antes de que accedan a las bacterias capaces de valerse de esa reacción para obtener enegía. Como hemos visto, las almejas disponen de vías de incorporación diferenciadas para cada uno de ellos. Pero, ¿cómo resuelven los gusanos el problema? De un modo sencillo: dirigen las branquias alternativamente en una y otra dirección, de manera que para extraer oxígeno dirigen las plumas branquiales hacia el agua fría y para extraer el azufre lo hacen hacia las surgencias de agua caliente.

No cabe duda de que en ambos casos se trata de un comportamiento y de una disposición bastante complejos, pero merece la pena, pues es considerable el rendimiento que obtienen. Tengasé en cuenta que para ambas especies los recursos así obtenidos son muy importantes, más aun en el caso de los gusanos, pues son las bacterias las que les suministran toda la energía; no disponen de ninguna otra fuente de alimento.

Nota: Esta historia es una adaptación del post publicado por Miren Bego Urrutia en vasco en nuestro blog Uhandreak

En los videos se pueden ver dos interesantes reportajes sobre las fuentes hidrotermales y su fauna