Descubriendo la vida oculta: científicos exploran los
túneles subacuáticos de la Península de Yucatán
Publicado por Mongabay
por Astrid Arellano en 7 marzo 2024
Científicos de la Universidad Northwestern, de Illinois, Estados Unidos,
lideraron una serie de expediciones subacuáticas en las que buzos
recolectaron muestras de agua del complejo entramado de cuevas y cenotes
de la península de Yucatán.
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Esta región del sureste de México está atravesada
por numerosos túneles inundados e interconectados que funcionan como
ríos subterráneos. Esa agua que permanece debajo de la tierra abastece
tanto a ecosistemas como a millones de personas y tiene conexión directa
con el mar.
Por lo mismo, cualquier cosa que suceda allí con las comunidades
microbianas tiene el potencial de afectar a los seres humanos y a los
ecosistemas marinos.
Este estudio es clave para poder medir a futuro los impactos ambientales
de la agricultura a gran escala o de grandes proyectos como la
construcción del Tren Maya.
Bajo la tierra de la península de Yucatán, en el sureste de México, se
extiende un entramado submarino compuesto por túneles y cuevas inundadas
que atraviesan la región. Estos laberintos profundos y oscuros funcionan
como ríos subterráneos que representan la única fuente de agua potable
de la que dependen millones de personas. En agosto de 2019, un equipo de
científicos y buzos expertos se sumergieron en esos pasajes con una
pregunta por resolver: ¿qué vida microscópica puede habitar allí, bajo
estas complejas condiciones?
Equipados con trajes, herramientas especializadas y un invento
consistente en un tubo cargado de frascos de vidrio, el grupo liderado
por expertos de la Universidad Northwestern —de Illinois, Estados
Unidos—, lograron tomar muestras de agua para analizarlas en el
laboratorio. Los hallazgos fueron sorprendentes: la investigación
encontró una enorme diversidad de microorganismos, por lo que los
científicos lograron construir el mapa más completo hasta la fecha de
las comunidades microbianas que viven en esas aguas.
El sistema de este acuífero es tan delicado y esencial para la región,
que cualquier cosa negativa que suceda con las comunidades microbianas
allí tiene el potencial de afectar a los seres humanos, establecieron
los expertos en una publicación en la revista Applied and Environmental
Microbiology, liderada por Magdalena R. Osburn, experta en geobiología
de Northwestern.
La región de estudio en el este de la península de Yucatán está
atravesada por vastos túneles inundados e interconectados entre sí, que
funcionan como ríos subterráneos. El agua subterránea es la única fuente
de agua potable para toda la región. Foto: Natalie Gibb; Buzo Vincent
Rouquette Cathala
Contar con este tipo de estudios es fundamental porque cuando hay
cambios nocivos en el ambiente —producto de, por ejemplo, la
construcción de grandes proyectos o el cambio climático—, es necesario
poder hacer una comparación de lo que había antes para comprobar ese
impacto, explica Patricia Beddows, hidrogeóloga e investigadora en
ciencias planetarias, coautora de la publicación y quien dirigió las
expediciones de buceo en las cuevas.
“Conocer la biogeografía microbiana [el estudio de la distribución
espaciotemporal de los microorganismos] del acuífero es muy relevante
para el conocimiento científico, pero también para la conservación.
Necesitamos ese tipo de estudio para poder decir que sí hubo un cambio,
que sí se perdió o sí cambió la población microbiana”, agrega Beddows.
Precisamente, los resultados de esta investigación que da cuenta de la
fragilidad de las comunidades microbianas, se han publicado en medio de
las denuncias que, desde finales de 2023, organizaciones ambientalistas
como Sélvame del Tren y SOS Cenotes han presentado en redes sociales. La
perforación del suelo para la instalación de infraestructura del Tren
Maya —proyecto ferroviario turístico que a traviesa la Selva Maya,
impulsado por el gobierno de México—, ya está impactando al acuífero
subterráneo de la Península de Yucatán.
A través de videos y fotografías —incluso subacuáticas—, especialistas
que integran las organizaciones documentaron cómo las cuevas
subterráneas han sido atravesadas por grandes pilotes de acero que se
están oxidando dentro del agua, enturbiando y contaminándola, mientras
que las formaciones rocosas presentan evidentes derrames de cemento.
Estas intervenciones en el ecosistema kárstico, producto de la
cimentación para el megaproyecto, afectará indudablemente la calidad del
agua subterránea, lo que en consecuencia podría tener impactos serios en
los ecosistemas relacionados, aseguran.
Los hallazgos
La península de Yucatán es una plataforma calcárea —es decir, está
formada por carbonatos de calcio— que emergió del fondo del mar hace
millones de años y se extiende en un área aproximada de 165 000
kilómetros cuadrados, según describen especialistas del Centro de
Investigación Científica de Yucatán, del Consejo Nacional de
Humanidades, Ciencias y Tecnologías (Conahcyt).
Al disolverse esta roca, en un proceso de miles de años, se genera lo
que en geología se conoce como sistema kárstico, caracterizado por ser
altamente permeable y por la abundancia de cuevas y colapsos, también
conocidos como cenotes. De esta manera, el agua que se infiltra al
subsuelo forma el sistema acuífero subterráneo de la península de
Yucatán, conocido como uno de los más extensos y espectaculares
acuíferos kársticos del planeta.
El estudio de la Universidad Northwestern describe que el extenso
acuífero contiene áreas de agua dulce, agua de mar y mezclas de ambas.
Este sistema también incluye una variedad de zonas con pozos profundos y
oscuros sin aberturas directas a la superficie, hasta cenotes más
someros que brillan con la luz del sol.
Cenote Holaktun, Chichén Itzá, Yucatán, Mexico. Foto: ILCP / Amigos de
Sian Ka’an
Esta combinación alberga un microbioma diverso, pero poco estudiado.
Aunque anteriormente investigadores han recopilado muestras de agua y
microbianas en las entradas de las cuevas y cenotes con mayor
accesibilidad, el equipo liderado por Northwestern alcanzó pasajes
profundos y oscuros de aguas no iluminadas para comprender mejor qué
puede sobrevivir dentro de este reino subterráneo único.
Aunque ya existían estudios anteriores enfocados en diferentes sitios,
“realmente lo que faltaba eran conocimientos más amplios a nivel
regional de cómo es la vida microbiana subterránea del acuífero”, cuenta
Beddows. Así fue que los investigadores buscaron brindar un conocimiento
base sobre lo que hay en la Riviera Maya, desde el sur de Playa del
Carmen hasta cerca de Tulúm, describe la experta.
Para realizar el estudio, los buzos especializados recolectaron 78
muestras de agua de 12 sitios dentro del sistema de cuevas, cerca de la
costa caribeña de Quintana Roo. La complicada recolección de muestras
abarcó incluso un pozo de 60 metros de profundidad. Además, en cada
sitio, los investigadores consideraron el contexto ambiental de cada
comunidad microbiana, incluido el tipo de cueva —ya sea un pozo o
conducto—, el sistema de cuevas, la distancia desde la costa caribeña,
la geoquímica y la posición en la columna de agua.
Científicos y buzos colaboraron para inventar el equipo utilizado para
transportar y utilizar de manera segura las botellas estériles de
vidrio, para el muestreo en las cuevas inundadas. Foto: Natalie Gibb;
Buzos Nick Tkachenko y Alex Fraser
El trabajo en espacios tan complejos como estos requirió que los buzos y
científicos inventaran el equipo utilizado para transportar y utilizar
de forma segura las botellas de vidrio, y así garantizar que se
mantuvieran libres de contaminación hasta llegar a los sitios a
muestrear. Los buzos tuvieron la capacidad de tomar hasta seis muestras
en una sola inmersión.
Primero llenaron parcialmente las botellas de muestreo con agua de
cenote para reducir su flotabilidad. Una vez que se encontraban en
alguna profundidad de muestreo, abrieron, invirtieron y vaciaron la
botella con aire comprimido, hasta llegar al sitio de muestreo en donde
las llenaron con agua subterránea.
“Tuvimos que construir tubos para la transportación de esas seis
botellas. Les pusimos tapas arriba y abajo para que pudiéramos sacar la
botella nueva de abajo y, cuando ya estaba llena, poder meterla encima,
como esos lapiceros en los que sacas una punta vacía y la introduces
hasta arriba”, explica Beddows.
Al salir de las cuevas, los científicos trabajaron en un taller de buceo
de la zona —llamado Under The Jugle, dedicado a la enseñanza de técnicas
de buceo y a impulsar el buceo para la ciencia— que convirtieron en un
laboratorio científico provisional. Allí realizaron la primera
filtración del agua para analizar su composición química.
Posteriormente, la investigación continuó en los laboratorios de la
Universidad Northwestern, en donde se logró identificar comunidades
microbianas secuenciando su ADN.
Formaciones al interior del sistema de cuevas subterráneas en la
península de Yucatán.
“Los datos que puedes obtener de este análisis, como el material
genético, son muy complicados, así que tuve que analizarlos durante dos
o tres años”, explica Matthew Selensky, geobiólogo de la Universidad
Northwestern, quien analizó el material genético de las comunidades
microbianas y desarrolló un nuevo programa computacional para realizar
análisis de redes en el conjunto de datos. Estas redes mostraron cuáles
especies tienden a vivir juntas.
“El tipo de cueva y su tipo de entrada son muy importantes para la
composición de las comunidades microbianas. Por ejemplo, los cenotes
pueden atrapar material de la superficie, como hojas o material vegetal
que las comunidades microbianas se comen y por lo que tienen capacidades
metabólicas que se enfocan en el azufre y el carbono orgánico. En
contraste, en otras partes del acuífero, como en las cuevas oscuras y
con agua que no tienen entradas, no hay mucho material que pueda entrar
y las comunidades son muy diferentes ahí”, explica Selensky.
A partir del análisis de las muestras y de la secuenciación genética de
las poblaciones microbianas, los científicos pudieron notar un sistema
de microorganismos muy diverso, organizado en patrones distintos que
describen como “una típica cafetería de escuela secundaria”, en la que
las comunidades microbianas dentro del sistema de cuevas tienden a
agruparse en clanes bien definidos.
En el laboratorio provisional montado en el taller de buceo Under the
Jungle, las muestras fueron procesadas por el equipo de científicos. El
Dr. Matt Selensky utiliza un sistema de vacío alimentado por una bomba
de bicicleta para hacer pasar el agua a través de filtros estériles,
recolectando los microorganismos en el filtro, que se preservan para una
secuenciación genética posterior. Foto: Natalie Gibb
Sin embargo, una familia de bacterias —la Comamonadaceae— actuaba de
manera muy social, apareciendo en casi dos tercios de estas “mesas de
cafetería”. Los hallazgos de los científicos sugieren que Comamonadaceae
es la pieza ecológica clave de la comunidad más amplia dentro de las
aguas subterráneas.
Saber toda esta información —agrega Selensky— es una base para
posteriormente investigar y comparar temas como las perturbaciones
humanas sobre estos ecosistemas en el futuro, como resultado de
actividades como la agroindustria, las aguas residuales producto de la
urbanización, el turismo y los megaproyectos.
“La agricultura, por ejemplo, introduce mucho nitrógeno y otros
elementos en el agua que es una fuente muy importante que millones de
personas utilizan para beber. La preocupación es que estos proyectos de
desarrollo puedan irrumpir en la ecología de estas cuevas. Esperamos que
otros científicos en el futuro puedan analizar nuestros datos y comparar
los impactos cuando la agricultura crezca en la región”, detalla
Selensky.
Se requieren habilidades avanzadas de flotabilidad para tomar muestras
de agua. El equipo de buzos utilizó una manguera de aire para vaciar
completamente la botella estéril, la cual luego se invierte y se llena
con el agua de muestra, con la profundidad específica registrada desde
los medidores de profundidad montados en la muñeca.
Los riesgos para el acuífero
La organización Amigos de Sian Ka’an, que colaboró en el estudio,
coincide en que esta documentación se trata de un parteaguas para la
investigación y conservación del acuífero en el futuro. Gonzalo Merediz-Alonso,
biólogo y director de esta organización que aprovecha la información
científica para con ello impulsar el desarrollo de políticas públicas
que orienten el desarrollo sustentable de la región, sostiene que las
amenazas por contaminación entorno a las aguas subterráneas de Yucatán
son varias y con impactos acumulables desconocidos hasta ahora.
“Seguramente tendremos que seguir estudiando al respecto en el futuro,
pero es una hipótesis que haya ciertas comunidades microbianas en
riesgo, al estar bajo condiciones muy particulares y que, al ser
expuestas a los cambios en la calidad del agua debido a la actividad
humana, resulten afectadas. No sabemos qué implicaciones puede tener
esto en toda la red trófica de los sistemas subterráneos”, comenta
Merediz, quien además es presidente del Consejo de Cuenca de la
Península de Yucatán.
La zona costera de Quintana Roo tiene una enorme cantidad de cuevas,
afirma el especialista. Los estudios que se han hecho en Amigos de
Sian’Kaan en colaboración con el Servicio Geológico de Austria, han
podido mostrar que hay más del doble de las cuevas que ya habían sido
mapeadas por los buzos en el pasado y que, directa o indirectamente,
todas desembocan en el mar.
Buceo en los cenotes de Akumal, Yucatán. Foto: ILCP / Amigos de Sian
Ka’an
“Estas cuevas y ríos subterráneos son un acceso más directo desde las
fuentes de contaminación hasta el mar. Es decir, en una descarga de
aguas residuales, por ejemplo, el agua llega más rápidamente hacia la
cueva y fluye sin obstáculos hasta el mar, por lo tanto, facilitan la
contaminación del arrecife, los pastos marinos y otros ecosistemas
marinos”, explica Merediz-Alonso.
Por lo tanto, el agua con una microbiota afectada, podría eventualmente
tener impactos en crustáceos, peces y otros animales, agrega el biólogo.
Además, como la contaminación en Quintana Roo es principalmente producto
de las aguas residuales y agrícolas, buena parte de ellas va cargada con
materia orgánica, es decir, nutrientes para las algas.
“Esa agua con nutrientes que llega al arrecife facilita la proliferación
de algas que compiten con el coral, afectando su salud. Pueden competir
también contra los pastos marinos y poco a poco ir cambiando el
ecosistema, mientras que en los propios cuerpos de agua de las cuevas y
cenotes, a la hora de que reciben nutrientes, su agua cristalina se
convierte en verdosa, llena de lama, opaca y turbia”, describió el
experto.
La haloclina es una capa de la columna de agua en donde la salinidad
cambia rápidamente con la profundidad. Aquí hay agua dulce de lluvia que
flota sobre el agua salina subyacente. La haloclina es visualmente
impresionante con ondulaciones que muestran el flujo del agua, y también
se encuentra como un límite notable entre microbiomas distinguibles
arriba y abajo.
En eso coincide Patricia Beddows, pues cuando existen megaproyectos como
ocurre en Yucatán con la proliferación de mega granjas porcícolas y en
Quintana Roo con la construcción del Tren Maya, los impactos van más
allá de espacios específicos. Al involucrar al agua de esa red
subterránea, los daños ambientales se expanden con rapidez.
“La selva Maya está súper débil y en un equilibrio ecológico muy
específico. Para mí, como hidrogeóloga y científica en ciencias
ambientales, los cambios que más me preocupan no son necesariamente los
que tienen impacto en un sitio delimitado. Cuando hago trazas con tinta
fluorescente para ver cuánto tiempo tarda el agua contaminada para
llegar de un punto a otro, vemos que las aguas están fluyendo en los
ríos subterráneos a uno o dos kilómetros por día. Eso quiere decir que,
si algo pasó a cinco kilómetros de la costa, en dos o tres días ya está
en el arrecife”, asevera la experta.
Lo único que queda es asumir la responsabilidad por los impactos que las
actividades humanas tienen sobre otros seres vivos con los que se
comparte el planeta, dice Merediz-Alonso.
“Nos debe importar la microbiota porque nos debe importar el agua, el
medio ambiente y la biodiversidad de una manera integral. Este artículo
científico es ‘un primer saque’ sobre la biogeografía microbiana y nos
da elementos para seguir trabajando en la calidad del agua. Es una
llamada de atención para voltear a ver ese mundo invisible y empezar a
prestar atención a los impactos”, concluye el especialista.
Imagen principal: Se requieren habilidades avanzadas de flotabilidad
para tomar muestras de agua. El equipo de buzos utilizó una manguera de
aire para vaciar completamente la botella estéril, la cual luego se
invierte y se llena con el agua de muestra, con la profundidad
específica registrada desde los medidores de profundidad montados en la
muñeca.
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