Marcela Ewert... Her feeling of the Arctic and a Spanish Translation of an earlier dispatch
Before coming on this trip, the Arctic Ocean was an unknown world in my mind. This is the first time that I come on board an icebreaker, which is an unique experience, especially for me: someone who was born in Colombia, barely 4 degrees North of the Equator. How different is our planet when we cross the 66.33 °N of latitude of the Polar Arctic Circle? How different is a frozen ocean? How do you study it? Why is it so important for the planet? How does the global climate change affect it? During the months prior to my trip, I followed closely the dispatches written by scientists on board, looking again and again at the pictures, trying to imagine the experience that was waiting for me.
The CFL expedition is an international expedition with participants from countries as remote as Canada, Russia, India, France, China, United States... and as a result English is used as the official language to communicate the science. As I learned more and more about the expedition, I decided to share with other Spanish speaking people what would it be like to be on board the CCGS Amundsen studying the microorganisms that live inside sea ice. To begin, I translated to Spanish the dispatch written by one of my labmates Eric Collins, who was here during the months of November and December. You will hear more from me later, writing about my own experiences of the expedition. Stay tuned!
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Hola,
Mi nombre es Marcela Ewert y al igual que Colleen Kellogg y Eric Collins formo parte del grupo de estudiantes de la Dra. Jody Deming que nos especializamos en la microbiología del Océano Ártico en la Escuela de Oceanografía de la Universidad de Washington (Seattle, USA). A mi me interesa aprender sobre los mecanismos que tienen los microorganismos para sobrevivir al interior del hielo marino, en especial, su capacidad de producir un tipo de goma azucarada que los rodea con ella y que al parecer les proporciona un escudo acolchado que podría ayudar a sobrellevar las duras condiciones del invierno.
Antes de venir a este viaje, el Océano Ártico se dibujaba en mi mente como un mundo desconocido. A diferencia de mis compañeros, ésta es la primera vez que vengo al Océano Ártico a bordo de un rompehielos; una experiencia única, especialmente para mi, una persona nacida en Colombia a escasos 4 grados de latitud Norte. Qué tan diferente es el mundo cuando se cruzan los 66.33 °N del Círculo Polar Ártico? Cómo es un océano congelado? Cómo se estudia? Por qué es tan importante para el planeta? Cómo afecta el cambio climático global al Océano Ártico? Durante los meses previos a mi viaje estuve siguiendo paso a paso la bitácora del barco escrita por los científicos a bordo, mirando una y otra vez las fotos que se publicaban, tratando de imaginar la experiencia que me esperaba.
La expedición CFL (por las siglas en inglés para Circumpolar Flaw Lead) es una expedición internacional, con participantes de países tan distintos como Canadá, Rusia, India, Francia, China, Estados Unidos... y como resultado de la multitud de lenguajes, se utiliza el inglés como lengua oficial para comunicar los asuntos científicos. Así, a medida que aprendía más sobre la expedición, tuve el deseo de compartir con otras personas de lengua hispana lo que sería estar a bordo del rompehielos CCGS Amundsen estudiando los microorganismos que viven al interior del hielo marino. Por esta razón, decidí traducir al Español la bitácora que Eric Collins, mi compañero de laboratorio, escribió durante su estadía en el rompehielos en los meses de Noviembre y Diciembre. Más adelante les estaré escribiendo sobre mis propias experiencias en la expedición.
Estén pendientes!
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Hola! Mi nombre es Eric Collins, soy estudiante de doctorado de la Universidad de Washington en Seattle, Washington, USA, y trabajo con la Dra. Jody Deming estudiando la microbiología del hielo marino del Ártico. Este es mi segundo viaje al Ártico Canadiense a bordo del CCGS Amundsen. Mi primer viaje también fue en invierno – qué suerte la que tengo!?
[
Hielo nuevo formándose sobre el mar abierto
al atardecer]
Cerca
del 70% del planeta Tierra está cubierto
por agua marina; y como el hielo marino
viene del agua marina, vamos a empezar por
ahí. Si tomas una cucharada de agua marina
de cualquier parte del océano y la miras al
microscopio vas a encontrar cerca de un
millón de bacterias -incluso en el Ártico,
donde la temperatura del agua justo ahora
está cerca de los -2°C. Si miras aún
más cerca, vas a encontrar en esa misma
agua cerca de 10 millones de virus. Pero
esto no debe inspirar temor alguno; al
contrario, las bacterias y los virus son
completamente naturales y proveen un
servicio invaluable para los niveles más
altos de la cadena alimenticia del océano;
por ejemplo, degradando deshechos y
reciclando nutrientes para que más adelante
sean utilizados por los productores
primarios (que en el Ártico son
principalmente diatomeas: microorganismos
que utilizan la luz del sol y otros
nutrientes disueltos en el agua para
crecer). Ahora bien, ocurre que estos
procesos biológicos también tienen lugar
durante gran parte del año dentro de las
capas de hielo que cubren gran parte de las
regiones polares (y cerca del 7% de la
Tierra), pero se conoce mucho menos acerca
del hielo que acerca del agua marina.
Especialmente, se conoce muy poco acerca de
la microbiología del hielo marino durante
el invierno.
[
Flores de escarcha formándose sobre hielo
joven]
Hoy
voy a ir al hielo junto con un pequeño
grupo de investigadores interesados en la
biología y la química del hielo marino (no
te preocupes mamá, como siempre, nos
acompaña un experimentado vigía de osos
polares!). En esta época del año el sol
nunca sale sobre el horizonte; sin embargo,
tenemos un par de horas con la luz del
crepúsculo para terminar nuestro trabajo.
Para perforar el hielo usamos un extractor
de núcleos de hielo y luego colectamos
suficientes pedazos para hacer nuestros
análisis. Hoy el espesor del hielo es de 60
centímetros, lo cual es bastante normal
para esta área en esta época del año. En el
primer núcleo medimos la temperatura del
hielo y encontramos un gradiente que va
desde -14 °C en la parte superior (cerca al
aire) hasta -2 °C en la parte inferior
(cerca al agua de mar). Esto también es
normal puesto que el aire es mucho más frío
que el agua marina (la temperatura del aire
ha permanecido bastante estable alrededor
de los -20 °C durante las últimas semanas).
La razón por la cual la superficie del
hielo no es tan fría como el aire es que
existe una delgada capa de nieve (cerca de
3cm) sobre el hielo. La nieve es un
excelente aislante –por esa razón las
cuevas de nieve y los iglúes resultan tan
buenos refugios cuando el clima es muy
frío. Afortunadamente, el Hotel flotante
Amundsen se mantiene cerca de nosotros para
mantenernos calientes y bien alimentados,
de manera que no tenemos que dormir afuera
en el hielo. (De hecho, más adelante en la
misión CFL algunos investigadores tendrán
que dormir afuera en el hielo, en barracas
aisladas, pero eso no será sino hasta el
próximo año).
[Trevor, de
Sachs Harbor, volvió como nuestro guía de
fauna y flora para la etapa
4B!]
En
las aguas del Ártico los microbios que se
encuentran en el agua marina (es decir,
seres vivos que sólo puedes ver a través de
un microscopio, tales como bacteria,
archaea, virus, diatomeas, ciliados, etc.)
quedan atrapados en el creciente hielo
marino; empezando en el otoño y continuando
a través del invierno. A medida que el agua
se congela, las sales del mar y otras
impurezas son desplazadas de los cristales
de hielo en crecimiento para ser
concentradas en pequeños 'bolsillos' dentro
del hielo. Dado que el agua en estos
bolsillos (llamada salmuera) es muy salada
(hasta 7 veces más salada que el agua
marina!) ésta permanece sin congelarse
incluso a temperaturas muy bajas, y se ha
observado que la mayoría de los microbios
residen dentro de estos “canales de
salmuera”. Uno de los misterios que
estudiamos en nuestro grupo es cómo las
bacterias logran sobrevivir las
temperaturas por debajo del punto de
congelación al igual que el agua
extremadamente salina, puesto que sabemos
que, efectivamente, muchas de ellas
sobreviven. La naturaleza ha sido lo
bastante lista para que en los animales
marinos evolucionaran adaptaciones como la
grasa y el pelaje, y los humanos han sido
lo bastante inteligentes para aprovechar
estos inventos e igualmente crear algunos
nuevos de su propia invención (como iglúes
y trineos), pero cómo hacen las bacterias?
Obviamente ellas no tienen cerebros y
tampoco pueden tener pelaje abrigado,
entonces qué clase de adaptaciones
evolucionaron para que ellas pudieran
sobrevivir en estas condiciones
extremas?
[Equipo
científico esencial para trabajar en el
hielo. Los guantes no son tan buenos como
el pelaje, pero es mejor con ellos que sin
ellos!]
Afuera
en el hielo, colecté un núcleo de hielo y
lo corté en secciones con un serrucho de
poda japonés esterilizado previamente. Para
los huecos más profundos utilicé el
(todavía por patentar) Aparato Extractor de
Núcleos Collins (también conocido como “el
agarra-hielos” o “las pinzas para sostener
tarros de conserva”) para sacar el núcleo
fuera del hoyo. Constantemente tenemos que
inventar nuevos trucos y técnicas para
poder llevar a cabo nuestro trabajo, por la
simple razón que a las temperaturas de
-20°C y por debajo, nada funciona como se
supone que debe funcionar---o al menos eso
es lo que parece! La cinta pegante no pega,
el plástico se hace añicos, las pilas se
descargan, un poco de humedad congela dos
partes metálicas que no deben estar unidas,
tus dedos de la mano se congelan, tus dedos
del pie se congelan, incluso tus mocos se
congelan (y por supuesto, existe un nombre
para este fenómeno, se llama
carámbanos-de-moco). Después de cortar las
secciones de hielo y colocarlas en bolsas
estériles para llevar conmigo al barco,
utilicé una botella Niskin para colectar un
poco de agua justo por debajo del casquete
de hielo, de forma que más adelante podré
comparar el hielo con el agua marina de la
cuál se originó. De regreso en el
laboratorio (luego de calentarme con una
taza de chocolate caliente y tal vez un
pequeño bocadillo...) piqué el hielo, lo
derretí y recolecté muestras del agua para
un conjunto de análisis químicos y
microbiológicos.
[Tiempo para
un bocadillo!]
Hemos
aprendido algunos secretos para sobrevivir
en el frío estudiando las bacterias en el
laboratorio. Por ejemplo, sabemos que los
microbios adaptados al frío pueden cambiar
el tipo de ácidos grasos que forman la
envoltura celular, para evitar que sus
membranas se solidifiquen. También pueden
producir sustancias químicas llamadas
“solutos compatibles” que pueden
contrarrestar los efectos de la sal. Han
evolucionado para usar diferencialmente
ciertos amino ácidos en sus proteínas para
que funcionen mejor a bajas temperaturas.
Producen una goma azucarada y pegajosa
llamada “EPS” (por la sigla en inglés
para extracellular
polymeric substances,
“sustancias
poliméricas extracelulares”), para rodearse
con un suave cojín que las proteje de ser
aplastadas o agujereadas por los cristales
de hielo en crecimiento. Todas estas cosas
están “incorporadas”, por decirlo de algún
modo: los microbios llegan al hielo con una
caja de herramientas genéticas que les
permiten ocuparse de todas estas fuentes de
estrés. Pero qué pasa si estas herramientas
no son suficientemente buenas? Y de dónde
sacaron estas herramientas en primer lugar?
(Pueden estar seguros que esas herramientas
no se consiguen en el almacén de la
esquina).
[Trabajando en el
hielo alrededor de la 1pm, la hora de
máxima luz diurna.]
Después
que el hielo se derretide hago varias cosas
con él, al igual que con el agua marina.
Primero, tomo una pequeña cantidad y
preservo las células con formaldehído. Eso
las mata, así que no se pueden reproducir,
y a la vez preserva su forma, de manera que
más adelante las puedo contar en el
microscopio. A continuación filtro el agua
a través de una variedad de filtros
diferentes (que me llevaré de regreso a
Seattle), para poder medir luego diferentes
propiedades del hielo y el agua. Por
ejemplo, voy a filtrar el agua en filtros
de fibra de vidrio para medir la clorofila
(como un indicador de los productores
primarios que mencioné previamente),
carbono orgánico particulado y nitrógeno
orgánico particulado (que contienen
nutrientes que podrían hacerse disponibles
para los microbios), y materia particulada
suspendida (por ejemplo los granos de
sedimento, que son finca raíz de primera
para los microbios y a la vez nos informan
del origen del agua marina). Luego, voy a
filtrar algo de agua para recoger EPS, el
gel que mencioné más arriba. Finalmente voy
a pasar el agua a través del filtro más
pequeño, que colecta todas las bacterias de
manera que más adelante se pueda analizar
la diversidad de la comunidad bacteriana
mediante secuenciamiento del ADN, por
ejemplo. También voy a colectar el agua que
pasa a través del último filtro y a partir
de allí contar el número de virus y medir
la cantidad de ADN disueltos en el agua.
[Es el cielo
nocturno a miles de millas de distancia del
rascacielos más cercano? no, son virus del
hielo marino!]
Hay
ciertas formas mediante las cuales los
microbios adquieren nuevas herramientas
para manejar situaciones de estrés. Una de
ellas es a través de pequeñas mutaciones
aleatorias que se acumulan en su genoma a
través de miles o millones de años, y cada
una de ellas potencialmente le proporciona
al microbio una pequeña pero significativa
ventaja bajo una serie de condiciones. Esto
es como construir una herramienta a partir
de cero: ensayas de una forma, la cambias
un poco, luego ensayas otra forma,
perfeccionándola lentamente con cada
versión. Ésta es probablemente la forma en
que aparecieron las herramientas “lípidos
de membrana” y “uso diferencial de
aminoácidos”. Otra forma de adquirir una
nueva herramienta es pedírsela prestada al
vecino lo cual, en el mundo microbiano, se
llama “transferencia génica lateral”. Por
ejemplo, los virus pueden a veces
equivocarse y transferir ADN (los planos
para construir un ser vivo) de un microbio
a otro; esto se llama 'transducción'. Otro
método de transferencia génica lateral, la
'transformación', ocurre cuando un microbio
toma ADN disuelto en el agua y lo incorpora
en su propio genoma. Si alguna parte de ese
ADN que ha sido transferido contiene genes
útiles, por ejemplo aquellos que codifican
la producción de un soluto compatible,
entonces puede ser ventajoso para el
destinatario. Eventualmente esa célula
podrá superar a sus hermanas y tomar el
control, o invadir un nuevo nicho. Al medir
la abundancia de virus y ADN disuelto en el
hielo, puedo empezar a entender mejor cómo
los microbios del Ártico se han adaptado a
los ambientes extremos con los que se
enfrentan cada día--- al menos en los
principios de este
siglo.
[Estamos
todos poniendo de nuestra parte? Es
importante para todos nosotros considerar
nuestro impacto, incluso a medida que lo
estudiamos.]
La
cantidad de hielo marino en el verano ha
ido menguando durante las últimas décadas,
pero en los años más recientes este patrón
se ha acelerado. Sabemos tan poco acerca de
las comunidades microbianas del Ártico que
realmente no podemos predecir de qué manera
van a reaccionar al calentamiento
climático, pero no tengo duda que
eventualmente se adaptarán, de alguna
manera. La verdadera pregunta que ronda mi
mente es: cómo haremos nosotros?
[El
helipuerto es el lugar ideal para ver las
luces del norte.]
Ya
está oscuro cuando camino de regreso al
barco después de otro día exitoso de
trabajo en el hielo. Las estrellas brillan
y hay un leve murmullo de la Aurora Boreal,
las luces del norte que ocasionalmente
cobijan el cielo con un brillo de
resplandor trémulo y diáfano. Levanto la
vista y me fijo en una estrella
brillante... no, un momento... ese es
Marte! Pienso en el hecho que la superficie
de Marte también es fría, mucho más fría de
lo que estaba hoy el Ártico. Y es que así
son la mayoría de sitios en nuestro sistema
solar: el hielo es el estado natural del
agua en la vasta mayoría de nuestro vasto
universo. Camino más adelante, todavía
mirando al cielo. La nieve cruje bajo mis
botas. Me imagino a mi mismo como un
astronauta, explorando un planeta helado
lejos de la Tierra, buscando formas de vida
y sabiendo que si existe, probablemente
vive en algún lugar dentro del hielo
centelleante bajo mis piés.
Mis mejores deseos,
Eric
[Todas las fotos
por Eric Collins]