En las entrañas del bosque costarricense, un pequeño río de aguas cálidas y ácidas fluye silenciosamente desde las faldas del volcán Irazú. Aunque su aspecto recuerda a los drenajes ácidos producidos por la extracción minera (ARD), este ecosistema no es producto de la actividad humana, sino de procesos volcánicos completamente naturales. Un equipo de científicos costarricenses, alemanes y españoles, ha bautizado este tipo de ambientes como sistemas de drenaje ácido influenciados por volcanes (VARD, por sus siglas en inglés).
El estudio se centró en el río San Cayetano, un afluente del río Sucio, cuyas aguas presentan un pH cercano a 3, altas concentraciones de sulfato, hierro y otros metales, y una temperatura de hasta 38 °C. A lo largo de sus 900 metros de recorrido, el río muestra un marcado gradiente de oxígeno, desde condiciones casi anóxicas en su nacimiento hasta niveles oxigenados río abajo. Esta variación permitió a los investigadores observar cómo cambia la comunidad microbiana en función del oxígeno disponible.
Utilizando técnicas de secuenciación genética (16S rRNA), los científicos identificaron más de 1900 tipos de microorganismos, incluyendo bacterias y arqueas extremófilas. En las zonas con poco oxígeno, predominan microbios anaerobios como Deltaproteobacterium posiblemente reductor de sulfato, y bacterias oxidantes de azufre como Sulfobacillus y Acidithiobacillus. También se detectaron arqueas del orden Thermoplasmatales, conocidas por sobrevivir en ambientes extremadamente ácidos.
A medida que el río se oxigena, aparecen bacterias oxidantes de hierro como Leptospirillum, Acidithrix y Ferrovum, junto con microbios heterótrofos como Burkholderiaceae y Trichococcus. En los sedimentos, el hierro precipitado aumenta significativamente a lo largo del flujo, lo que sugiere que los microbios están activamente involucrados en su transformación.
Este ecosistema ofrece una ventana única para entender cómo los microorganismos se adaptan y prosperan en condiciones extremas sin intervención humana. A diferencia de los ARD típicos, donde la acidez proviene de la oxidación microbiana de minerales como la pirita, en San Cayetano el ácido sulfúrico y los metales disueltos provienen directamente de procesos volcánicos, como la oxidación de gases como el SO₂ y la disolución de rocas por fluidos hidrotermales.
El descubrimiento no solo amplía nuestro conocimiento sobre la biodiversidad microbiana en ambientes extremos, sino que también plantea nuevas preguntas sobre el papel de los volcanes en la creación de hábitats únicos. San Cayetano se convierte así en un laboratorio natural para estudiar la evolución microbiana, la geoquímica volcánica y el potencial biotecnológico de estos organismos.
Dibujo o esquema de los procesos biogeoquímicos y de los microorganismos importantes en el drenaje ácido de roca influenciado por actividad volcánica (VARD) de San Cayetano. El agua hidrotermal (coloreada en azul verdoso, representando su contenido de hierro ferroso, Fe²⁺, producto de la disolución de la roca) se mezcla con agua meteórica infiltrada en la ladera volcánica (coloreada en amarillo claro y que contiene los microorganismos del acuífero) y emerge a la superficie dentro del bosque. Los microorganismos de la fuente dominan en el estanque de flujo lento e hipóxico, pero los oxidadores de hierro del arroyo comienzan a predominar después de la cascada en SC-3. El aumento del contenido de oxígeno permite una mayor oxidación del hierro, representada por una banda amarilla cada vez más ancha en el agua, y un mayor ciclado del hierro en los sedimentos, representado por una banda naranja también creciente. Los colores de las etiquetas de los sitios de muestreo representan la progresión desde especies de hierro ferroso a férrico y son paralelos al contenido de oxígeno del agua. Finalmente, la escorrentía a lo largo del arroyo aporta materia orgánica, lo que da como resultado una mezcla de acidófilos litotróficos y microorganismos heterótrofos.
Referencia:
Arce-Rodríguez, A., Puente-Sánchez, F., Avendaño, R., Libby, E., Mora-Amador, R., Rojas-Jimenez, K., Martínez, M., Pieper, D., & Chavarría, M. (2020). Microbial community structure along a horizontal oxygen gradient in a Costa Rican volcanic influenced acid rock drainage system. Microbial ecology, 80(4), 793-808. https://tinyurl.com/2cynhd4t