Un mundo sin microbios

Hay muchas películas que tratan sobre el fin de nuestra civilización. Desde la caída de un meteoro, pasando por grandes monstruos, hasta un virus que convierte a todos en zombis. Pero nadie se ha imaginado lo que pasaría si dejaran de existir los microbios.

Para darle algo de drama a esta historia imaginaria, vamos a eliminar a los microbios de la Tierra de tres formas diferentes. Primero, sólo a los que viven dentro de nosotros: nuestra microbiota intestinal. Luego, a los microbios propiamente dichos: las Bacterias y las Arqueas. Finalmente, a todo lo demás a lo que llamamos microbio por ser formas de vida microscópicas, como son: algunos hongos y los virus.

ACTO 1: Sin microbiota intestinal

Todos los animales tenemos microbios dentro de nuestro cuerpo. En el caso de los humanos, su cantidad —unos 100 billones— supera en 10 veces al número de nuestras propias células. En otras palabras, tenemos más microbios que células.

En 1885, el gran químico francés Louis Pasteur predijo que la existencia de los animales sería imposible sin la vida microbiana. Sin embargo, una década después, los bacteriólogos George Nuttall y Hans Thuerfelder, demostraron que Pasteur podría estar equivocado pues le habían quitado todos los microbios a un cuy (a.k.a. conejillo de indias) y este seguía vivo.

A partir de entonces, los científicos empezaron a experimentar con animales ‘libre de gérmenes’. Uno de ellos fue el Prof. James Reyniers del Laboratorio de Bacteriología de la Universidad de Notre Dame quien en 1935 desarrolló la tecnología para mantener aislados en condiciones estériles a estos animales. Sus máquinas eran así:

Cabinas para aislar animales y mantenerlos libres de gérmenes. Fuente: Trexler PC & Reynolds LI. Appl. Microbiol. 5 (1957): 406-12, 407. Reimpreso por Kirk RG (2012).

Los científicos de ese entonces mal interpretaron algunos resultados y empezaron a creer que los animales, incluyendo a los humanos, podían prosperar beneficiosamente sin microbios. Incluso desarrollaron cubículos como este para bebés:

Cubículo de Reyniers para bebés. Fuente: Rosenstern I & Kammerling E. Reimpreso por Kirk RG (2012).

Lo que realmente le ocurría a los animales en ausencia de microbios era una reducción de la motilidad de sus intestinos provocando graves complicaciones. Además presentaban un sistema inmune poco desarrollado y tenían órganos como el corazón, pulmón e hígado más pequeños. Actualmente se sabe que nuestra microbiota podría influir en el desarrollo de nuestro sistema nervioso.

Y no solo eso, nuestros microbios producen algunas vitaminas, ayudan a degradar ciertos carbohidratos como el almidón y la celulosa, y mantienen alejados a los microbios patógenos de nuestro cuerpo.

Entonces, ¿podríamos vivir sin nuestra microbiota intestinal? Sí, pero dentro de una burbuja —como lo hizo David Vetter— y alimentándonos con vitaminas y otros compuestos sintetizados químicamente. Las consecuencias psicológicas al no tener contacto directo con otras personas y con el ambiente externo serían devastadoras.

ACTO 2: Sin bacterias y arqueas

El primer problema —a parte de lo ya mencionado en el Acto 1— sería el nitrógeno. Las plantas lo requieren para poder vivir, pero no lo pueden tomar directamente del aire a pesar que éste constituya el 78% de su volumen.

Existen unas bacterias que convierten el nitrógeno en óxidos (nitratos o nitratos) y amonio, los cuales son asimilados por las plantas para realizar sus funciones.

Fijación del nitrógeno. Fuente: Wikipedia.

Sin estas bacterias, este elemento químico dejaría de estar disponible para las plantas y, en muy pocos años, la vida vegetal en la Tierra desaparecería. Tal vez podríamos prolongar su existencia por unas décadas, siglos o milenios más añadiendo fertilizantes químicos como la urea, la cual puede ser producida a escala industrial a través del Proceso de Haber.

Asimismo, sin las bacterias, el ciclo del nitrógeno se detendría. Las bacterias desnitrificantes convierten los nitratos y nitritos nuevamente en nitrógeno elemental que regresa a la atmósfera. Poco a poco acabaríamos con nuestra inmensa reserva de nitrógeno que hay en la atmósfera.

No obstante, el nitrógeno no sería nuestro único problema. Las bacterias también producen oxígeno como ‘desecho’ de la fotosíntesis que realizan. Es más, gracias a las bacterias nuestra atmósfera tiene oxígeno pues hace 3.000 millones de años, este elemento estaba ausente.

Fotografía de un Prochlorococcus. Fuente: MIT.

Prochlorococcus y Synechococcus son dos de los seres vivos más abundantes del planeta. Viven en los océanos y, actualmente, son uno de los principales restauradores de oxígeno de la atmósfera (se estima que es la mitad; la otra mitad lo producen las plantas). Sin estas bacterias, la cantidad de oxígeno en el aire se reduciría, pero aún sería suficiente como para mantener la vida por algunos cientos de miles de años, siempre y cuando, las plantas sigan viviendo a base de las fuentes de nitrógeno sintético.

Por otro lado, ¿qué pasaría con los rumiantes (Ej.: vacas, ovejas y cabras)? Ellos dependen de muchas bacterias y arqueas para poder degradar la celulosa de los forrajes que es la base de su dieta. Sin ellas, se morirían de inanición a las pocas semanas. El fitoplancton —la base de la cadena trófica marina— también depende de la vitamina B12 que es producida por las bacterias. Nuestras principales fuentes de alimento desaparecerían.

Las bacterias y las arqueas son los seres vivos más abundantes del planeta y representan el 50% de toda la biomasa. Además son los hospederos de un quintillón (10³⁰) de virus llamados bacteriófagos. Si desaparecieran, ¿a dónde iría a parar todo es carbono, nitrógeno y fósforo que los componen? ¿Quién se encargaría de descomponer la materia orgánica muerta? Tal vez lo harían los insectos, hongos y algunos protistas, pero requieren de oxígeno y liberan CO₂ al hacerlo. Las bacterias, en cambio, degradan la materia orgánica en condiciones anaeróbicas (sin oxígeno).

‘Selfies’ de diferentes tipos de fagos. Fuente: Atamer, Z. et al (2013).

Sin dudas, habría una acumulación de carbono, nitrógeno y fósforo que nadie podría degradar y reusar. Los océanos quedarían estériles. El CO2 en la atmósfera aumentaría y habría una distorsión de los ciclos biogeoquímicos. Sería una lenta —en nuestra escala de tiempo— extinción en masa.

ACTO 3: La estocada final

Ya hemos visto lo que ocurriría si dejaran de existir las bacterias y arqueas, y las posibles soluciones para prolongar en alguno nuestra vida —o agonía. Pero si eliminamos de la faz de la Tierra a todos los microbios incluyendo a los hongos y virus ¿qué pasaría?

Al inicio todo sería chévere pues estaríamos libres de muchas enfermedades como el ébola, el chikungunya, la malaria, el dengue, el VIH, etc. Sin embargo, la felicidad duraría muy poco ya que, a medida que pasan los días, veríamos que algo anda mal. Todo lo que vivimos en el Acto 2 ocurriría mucho más rápido y los impactos ambientales serían más agudos.

Los ciclos biogeoquímicos (del carbono, nitrógeno, fósforo, etc.) se detendrían. La materia orgánica muerta se acumularía rápidamente pues los insectos no podrían hacer mucho por descomponerla y regenerar los micros macronutrientes del suelo. Los rumiantes morirían de inanición. Las plantas se pondrían amarillas y poco a poco morirían. Los océanos quedarían estériles.

Usando las herramientas tecnológicas y conocimientos científicos actuales podríamos prolongar, por algunos años, nuestra existencia. Viviríamos en base a suplementos químicos desarrollados en el laboratorio. Mantendríamos vivas algunas plantas cultivadas mediante fertilizantes y agroquímicos. Cultivaríamos tejidos en el laboratorio con los cuales nos alimentaríamos. Pero, esto no sería suficiente para mantener a los 7.000 millones de habitantes del planeta. Sin dudas  el 99,9% de la población humana moriría.

Rondaría la anarquía y las guerras. De nada servirían la ciencia y tecnología desarrolladas porque, el instinto de supervivencia nos volvería seres irracionales. La vida humana tal vez dure algunos años. La vida animal algunas décadas. Los insectos tal vez algunos milenios. Después, la Tierra sería un planeta tan deshabitado como Marte, pero con indicios de que alguna vez hubo vida por si alguna civilización extraterrestre nos visite con sus sondas espaciales.

Fuente.

Tal vez, esta civilización, desde su distante planeta, discutiría si alguna vez hubo vida en la Tierra pues sus robots detectarán la presencia de agua y algunos fósiles que ya no serán de carbono, sino de minerales (pues de eso están hecho los fósiles). Tal vez dirán, “una vida basada en minerales es IMPOSIBLE”, y se irán.

Referencia:

Gilbert JA, Neufeld JD. (2014). Life in a World without Microbes. PLoS Biol 12(12): e1002020. doi: 10. 1371/journal.pbio.1002020