Realizan calibración global de temperatura y pH usando bacterias

Estudio internacional contó con participación de académico de la Ucsc y analizó a organismos que viven en el suelo y responden a cambios desde la producción de lípidos que midió el trabajo, dando datos clave para zonas remotas con escaso registro instrumental como la Patagonia.

Profundizar el entendimiento de lo que ocurrió con el clima en el pasado junto a la comprensión de la variabilidad climática en zonas remotas y proyectar el efecto del cambio climático son cruciales aportes del estudio “Desarrollo de una calibración de pH y de temperatura global basada en hidroxiácidos grasos de bacterias que viven en suelos”, colaboración internacional que entre sus autores tiene al doctor Sergio Contreras, jefe del Departamento de Química Ambiental de la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (Ucsc), y se publicó en la revista de acceso libre Biogeosciences.

La investigación nació por la necesidad de conocer la variación de la temperatura y pH más allá del registro instrumental disponible, justificado en varias razones. El doctor Contreras aclara que “los registros instrumentales de temperatura casi globales no llegan más allá del año 1850” y, poniendo como ejemplo a nuestro país, también advierte que “en el sur de Chile existen muy pocas estaciones meteorológicas registrando temperatura y precipitación en forma continua y por años (menos pH). Lo mismo ocurre sobre los 800 metros de altura a lo largo de la Cordillera de los Andes”. En efecto, cuenta que para saber cómo ha variado la temperatura en dichos sitios se deben usar modelos calibrados con información proveniente de donde sí existen estaciones y asumirse que las proyecciones de temperatura sirven para zonas remotas, relevando que una calibración como la hecha en el estudio es clave para conocer la variabilidad climática temporal y espacial en zonas poco representadas por datos instrumentales como la Patagonia.

Rol de las bacterias

Establecer rápido estaciones meteorológicas para cubrir todas las zonas remotas del planeta donde no existen es un reto complejo e imposible viajar con un termómetro al pasado para medir la temperatura que había siglos antes en un sitio para construir una calibración global. Pero, gracias a bacterias Gram-negativas y de la mano del machine learning (aprendizaje automático), rama de la inteligencia artificial, los desafíos pueden superarse.

El estudio buscó generar y validar información de temperatura y pH de forma indirecta a través de la medición de los hidroxiácidos grasos (lípidos) que están en las membranas de estos organismos que viven en el suelo y responden químicamente a las variables. Específicamente, explica que ante variaciones de temperatura y pH, para adaptarse, estas bacterias generan cambios en la producción de estos ácidos grasos específicos, por lo que su análisis da información de la temperatura a la que se produjeron los lípidos: “son paleo-termómetros ambientales”, resalta. Así, medir lípidos preservados en algún registro climático como suelos o material acumulado en fondos de lagos da una valiosa idea sobre cambios térmicos en el pasado, teniendo gran potencial para permitir reconstruir cambios que ocurrieron, considerando análisis y modelación de datos globales, sostiene.

El estudio

Para medir los ácidos grasos y generar la calibración global, cuenta que se muestrearon suelos de distintos puntos del mundo como en Chile, Perú y China. “La diversidad química de estos lípidos se comparó con la temperatura promedio anual del lugar donde se sacaron las muestras. En Chile, medimos pH en las muestras de suelo y registramos la temperatura con sensores enterrados que miden cada hora”, detalla el investigador. Luego, usando machine learning se generó una curva global de temperatura y pH.

La calibración global generada a partir del trabajo se cotejó con calibraciones de otros lípidos usados en el mundo para validar los resultados. Y un dato que deja manifiesto el aporte del trabajo para el campo investigativo es que la curva de calibración original contaba con 70 muestras existentes en el mundo y este la extendió a 170.

Es importante destacar que el primer autor del artículo es Pierre Véquaud, investigador doctoral de la Universidad de la Sorbona en Francia con cuyos docentes guía el doctor Sergio Contreras desarrolla desde hace dos años un proyecto de colaboración internacional financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile. En la investigación también participaron científicos de Italia, Inglaterra, Escocia, Perú y Estados Unidos.