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El paradigma del agua
Dra. Valeria Souza Saldívar y Dr. Luis Eguiarte Fruns
Ciudad de México 28 de diciembre 2016
Encuentro ConCiencias por la Humanidad,
San Cristóbal de las Casas, Chiapas
Ejército Zapatista de Liberación Nacional
Colegas científicos y artistas
Hermanas y hermanos.
Es al mismo tiempo un gran honor haber sido invitados al encuentro y una gran pena no
poder estar con ustedes, por razones de familia y de salud. Lo sentimos. Agradecemos que se
pueda leer este escrito en el Encuentro ConCiencias por la Humanidad.
La paradoja del agua en el desierto.
Valeria Souza y Luis E. Eguiarte.
Instituto de Ecología UNAM
Les queremos platicar de un lugar extraordinario que nos ha tocado estudiar, entender y
proteger de la codicia y el mal manejo del agua. En este sitio extraordinario la cooperación en
lugar de la competencia parece ser la regla del juego dentro de sus comunidades.
Ese lugar se llama Cuatro Ciénegas y esta en el desierto en Coahuila, es un valle en
forma de mariposa que se ve blanco desde el espacio, ya que es rico en yeso. Lo interesante de
este oasis es que a pesar de ser uno de los sitios con menos nutrientes que se conoce en el
mundo — por lo cual uno esperaría que tuviera muy poca diversidad — es probablemente el sitio
mas diverso del mundo.
Para poder entender la razón de esta diversidad y del enigma de la cooperación, hay que
empezar la historia por el principio. Bueno, mil millones de años después del principio del universo,
hace unos 12 mil millones de años. En ese momento empezaron las explosiones de las primeras
supernovas, al formarse las primeras galaxias. En esas explosiones se formaron los elementos relevantes para la vida. Ese polvo de estrellas, producto de las explosiones cósmicas, es la
materia prima de todo lo que somos. Los elementos se formaron literalmente en orden, los mas
pequeños son más abundantes en todos los planetas y los elemento más pesados no sólo son
raros, sino también inestables y radioactivos. Con una excepción, la del Fósforo, el cual debería de
ser abundante por ser pequeño (numero atómico 15) pero como es muy reactivo y explosivo (por
eso se hacen cerillos con el), es raro en los planetas y en general solo se encuentra “enjaulado”
entre átomos de calcio que lo estabilizan.
Por ejemplo, el agua, la molécula clave para la vida, es también una de las moléculas más
abundantes del universo (junto con el H 2 , el hidrógeno molecular) y en general está en forma de
hielo en el polvo cósmico, así como en los cometas y meteoritos, en los cuales estas partículas de
agua congelada están llenas de materia orgánica formada con la energía de las estrellas.
Hace unos 5 mil millones de años, el Sol acababa de nacer y el polvo de estrellas y su
agua estaban formando planetas. En ese caótico inicio, hace 4.5 mil millones de años, nuestro
planeta acababa de nacer como el 3er planeta del Sistema Solar, era más pequeño de lo que es
actualmente, y había perdido casi toda su agua como vapor. Sin embargo, como las órbitas del
Sistema Solar no estaban del todo delimitadas, un planetoide que se ha llamado Theia colisionó
con la joven Tierra, hace 4.31 mil millones de años. Theia originó a la Luna y nos regaló más agua,
que ya no se escapó, porque la Tierra tenía ahora el doble de masa y la gravedad la pudo retener.
Además la Tierra adquirió un corazón radioactivo caliente, ese corazón que mueve nuestro
planeta, provoca terremotos y permite un constante flujo de materia entre el núcleo de metal
fundido y la corteza terrestre, esa piel que nos contiene a todos.
Los datos fósiles nos indican que el origen de la vida tuvo que haber sido tan pronto
como llovió. Las primeras lluvias crearon el mar ancestral de la Tierra. En ese primer mar, cerca
del magma y en las arcillas de un planeta todavía caliente, evolucionó la vida. No sabemos del
todo cómo, pero es muy posible que fueron miles o millones de “experimentos de vida”, surgidos
por evolución química, al acumularse sobre las arcillas moléculas cada vez más y más complejas
producto de la energía que venía del magma y de los meteoritos. Actualmente sabemos gracias a
la comparación de la información genética (ADN y ARN) entre todos los seres vivos conocidos que
sólo uno de estos experimentos de vida sobrevivió. El experimento de vida exitoso había “elegido”
al Fósforo como elemento clave, probablemente por su misma naturaleza explosiva. Sin fósforo no
hay energía química (ATP) ni información (ADN y RNA) ya que para que esa información pueda
ser copiada y traducida se requiere energía que está en su misma estructura. Deducimos por los genes más antiguos y comunes a toda la vida que esta bacteria inicial ya tenía la información
necesaria para comer y tener descendientes iguales a ella. Los seres vivos originales se
alimentaba de los azúcares, aminoácidos y grasas presentes en la sopa de meteoritos y cometas
que enriquecían constantemente el mar de la Tierra primitiva (si lo dudan, volteen a ver al conejo
en la luna, producto de esa época de fuerte bombardeo por meteoritos).
Un pedazo de grafito dentro de un diamante de zirconio en una roca de hace 4.1 mil
millones de años de Sudáfrica nos da la primera pista de qué pasó cuando la vida consumió los
recursos acumulados en la sopa de cometas. Los seres vivos ancestrales con el tiempo
empezaron a utilizar (comer) otras formas de los elementos, no sólo los productos de la sopa
original. En particular comenzaron a usar Carbono de la atmósfera (CO 2 ) y a unirlo con el
Hidrógeno de las arcillas, para construir por sí mismos los primeros azúcares de origen totalmente
“terrestre”. Estos organismos primitivos aún existen: son bacterias que se llaman metanógenas, las
cuales forman un lodo negro que, aunque pestilente, representa a nuestros ancestros vivos más
remotos.
Poco tiempo después (millones de años, pero poco en términos geológicos) se
comenzaron a dividir las tareas de mover los elementos de la vida que nacieron en el cosmos y
armar a las primeras comunidades. La gran lección de nuestro planeta no es que la vida se haya
originado (lo cual es notable en sí mismo), sino que haya sobrevivido a los meteoritos que caían, a
los volcanes que de repente hacían erupción, a los rayos cósmicos y a tener una cantidad de
Fósforo limitada. La vida en la Tierra es persistente y con su evolución creó todo tipo de
estrategias para extraer Fósforo de las rocas y reciclarlo de manera muy eficiente. Los seres vivos
en la larga historia de la Tierra se han ido adaptando por Selección Natural y han logrado
sobrevivir a todos los retos que les pone el ambiente, logrando así comer, crecer y poder tener
descendencia. Esa es la fuerza fundamental que mueve la vida, tanto de forma cotidiana como a lo
largo de las eras geológicas.
En esos tiempos remotísimos, cuando sólo existía vida unicelular, bacteriana y
microscópica, no sólo el Fósforo era difícil de obtener, sino que no había Oxígeno molecular
gaseoso (sólo existía en la Tierra como parte del agua) y por lo tanto no tenía el planeta una capa
de ozono (O 3 ) que protegiera a la vida de la luz ultravioleta, que puede ser letal, ya que destruye el
material genético, el ADN. En esas circunstancias, los seres vivos se refugiaban debajo del agua,
la cual era anaranjada por ser rica en sales y Azufre. La Tierra también era anaranjada y llena de
neblina, pero una neblina tóxica para nosotros, ya que era rica en compuestos de Azufre (S), de Nitrógeno (N) y bióxido de Carbono, CO 2 . Hay que recordar que en un inicio la Tierra era un
mundo de volcanes; de hecho, no había continentes solo islas. Tuvieron que pasar 2 mil millones
de años para que el agua atrapada en el magma saliera por los volcanes y formara las tormentas
que, cual diluvio universal, hicieron el mar profundo y empezara a haber continentes con corazón
de granito.
Por lo tanto, la vida en su inicio vivía en los mares someros, en comunidades de
bacterias de colores ordenadas por niveles de origen y de energía. Las capas de más abajo eran
las primeras y las más antiguas las que usan el Hidrógeno de las arcillas para hacer azucar. Las
siguientes capas de bacterias comían Azufre, eran cafés y transparentes, y también sabían
emplear Nitrógeno del aire y convertirlo en proteínas, agregando así una tarea mas a la
comunidad.
Como estrategia de adaptación para sobrevivir a la luz ultravioleta, ciertas bacterias
desarrollaron los pigmentos que permiten “rebotar” dicha luz, gracias a lo cual pudieron vivir en la
superficie del mar. A partir de estos pigmentos que funcionaban como “paraguas” contra el sol,
surgieron las primeras “antenas” solares que, en lugar de rebotar la luz, la capturan para obtener
energía química y construir más azúcares. Así nació la primera versión de la fotosíntesis, llamada
fotosíntesis púrpura y verde del Azufre, ya que la energía del Sol era capturada al final por este
elemento abundante en el planeta primitivo. Las primeras bacterias fotosintéticas utilizaban
longitudes de onda de baja energía, por lo que crecían lentamente, sin prisa, como todas las
demás de su comunidad.
Como era de esperarse, las bacterias que usaban la luz se acomodaron arriba de las que
comían azufre y agregaron otra tarea nueva ya que a la vez que podían hacer más azúcares y
proteínas también podían compartirlo con el resto de la comunidad a cambio de otros nutrientes
que ellas no podían producir a partir del sol.
Pero no todo era “miel sobre hojuelas”, sino que la lucha por la comida desde un inicio
podía volverse feroz y las bacterias de una comunidad tenían que defenderla de los oportunistas
que quisieran robársela sin cooperar, por lo que surgieron una gran cantidad de estrategias para
defender lo propio de los extraños. Así nacieron los primeros antibióticos, sustancias que
literalmente son capaces de disolver a sus enemigos y, de paso, robarles los nutrientes de los que
están construidos, en particular su valioso Fósforo.
Hace unos 3.5 mil millones de años aconteció algo totalmente nuevo. Por primera vez,
evolucionó una bacteria que tal vez vivía cerca del magma, donde el calor rompía el agua, liberando los dos gases que la forman, por lo que podía tolerar el Oxígeno. Para las otras
bacterias, el Oxígeno como gas es un veneno mortal, muy rápido y efectivo. Es probable que esa
bacteria tuviera ya información para distinguir el día de la noche (las moléculas que detectan el
ciclo circadiano son muy antiguas), para poder vivir de noche cerca del calor magmático y usar
Oxígeno y subir (con burbujas de helio, cual globo) de día a buscar la luz del sol con una de las
“antenas” ancestrales. Sin embargo, por razones que aún no entendemos, una sola de estas
bacterias “viajeras” adquirió dos sistemas asociados a antenas solares y estos sistemas eran
“mejorados”, ya que captaban luz de alta energía, una para la luz azul y otra para la verde.
Este evento que podría haber sido minúsculo y local causó una verdadera revolución
planetaria, ya que es tanta la energía solar que jala la antena azul, que rompe el agua de su
alrededor liberando el oxígeno de sus enlaces con el hidrógeno. En sus inicios, esta innovadora
mutante era una sola bacteria, pero como el invento no la mató, tuvo una gran descendencia
debido a que esas dos antenas le permitían crecer más rápido que las demás.
Pero aquí viene algo interesante, recordemos que el resto de la vida había surgido en un
mundo sin oxígeno, por lo que las bacterias verde-azules podían haber envenenado a todas sus
vecinas. Sin embargo, las comunidades se habían ensamblado tarea por tarea en capas de
colores con un orden dictado por la selección natural. Las bacterias que rompían el agua e
inventaron la fotosíntesis verde-azul evolucionaron en la capa de arriba y las de debajo de ellas,
las fotosintéticas púrpuras, podían atrapar ese veneno, unirlo al azufre y convertirlo en comida
para las demás. Poco después surgieron cerca de las burbujas de oxígeno, las bacterias que si
podían respirarlo y fueron la clave para el origen de los organismos complejos, ya que una de ellas
se convirtió en mitocondria –la maquinaria energética de todas las células con núcleo, como las
nuestras—-La clave era –y sigue siendo– la cooperación: ninguna de estos tipos de bacteria
puede vivir solo, todos se necesitan.
En estas comunidades surgieron, también por cooperación, los primeros protozoarios
(amibas y paramecios), las primeras algas y los primeros hongos, las levaduras, pero no podían
prosperar porque las condiciones del mar no les eran favorables, de modo que esperaron muy
cerca de las burbujas de oxígeno que soltaban las verde-azules y cambiaron su información,
acumularon posibilidades de futuro y esperaron cientos de millones de años a que las condiciones
cambiaran. Estas comunidades primitivas dejaron su huella fósil por todo el mundo, y por 3.5 mil
millones de años fue lo único que existió; les gustaban las playas y los mares someros ya que
necesitan a sus vecinas y luz.
Mientras tanto se elevaron en la superficie de la Tierra los primeros continentes, como
consecuencia de las complejas dinámicas generadas por su corazón de metal radioactivo y
caliente, pero esa es otra historia. Así, se empezaron a mover los continentes ancestrales junto
con las placas tectónicas. Al mismo tiempo, casi por accidente, el Oxígeno, producto de las
bacterias fotosintéticas, se fue escapando al aire burbuja por burbuja; después de casi 2 mil
millones de años, la atmósfera se empezó a poner azul por este Oxígeno gaseoso.
Sin embargo, el mar seguía siendo rico en ácido sulfúrico, y era anaranjado porque aún no
tenía oxígeno disuelto. Entonces, el primer súper continente de la Tierra, llamado Rodintia, se
rompió hace unos 800 millones de años y eso le dio más playa a los estromatolitos, que es el
nombre que se les da a las comunidades bacterianas con capas de colores –que indicamos atrás–
cuando se vuelven rocas. Estos eventos precipitaron un nuevo cambio climático y atmosférico
global, ya que las bacterias fotosintéticas de todos colores capturan el CO 2 de la atmósfera para
construir sus cuerpos. Debido a que este compuesto es un gas invernadero, también bajó la
temperatura de todo el planeta, los continentes se congelaron y los glaciares, al moverse poco a
poco, rasparon las rocas, liberando al Fósforo encerrado ellas. Gracias a este evento, el agua del
deshielo rica en Oxígeno y Fósforo llegó a las playas; eso era justo lo que estaban esperando
todos los organismos con núcleo y mitocondria (descendientes de las bacterias que si respiraban
oxígeno) además de las algas que son las primeras plantas ( que son verdes porque tienen
atrapadas a las bacterias fotosíntéticas verde-azules en cloroplastos). Estos primeros organismos
complejos capturaron en sus cuerpos más CO 2 , por lo que comenzaron a crecer rápidamente.
Pero al usar el CO 2 se volvió a enfriar al planeta y se volvieron a congelar los continentes, por lo
que de nuevo en el deshielo entró más Oxígeno y Fósforo al mar, volviendo a precipitar aún más el
crecimiento de las algas microscópicas.
Al final de estos ciclos de congelamiento y de deshielo, el mar se volvió azul ya que
estaba lleno de Oxígeno permitiendo la evolución de los primeros organismos de muchas células
que tenemos actualmente – y muchos otros linajes ya extintos– como animales, plantas y hongos.
Estos organismos complejos usan Oxígeno para respirar (incluyendo las plantas que respiran de
noche) y requieren mucho Fósforo para crecer.
Paradójicamente, gracias a su propia actividad, se acabó la era de los estromatolitos ya
que los primeros animales herbívoros se los comieron y las algas compitieron con ellos y les
taparon el Sol y se robaron el Fósforo que necesitaban. Aunque se pueden formar estromatolitos
modernos si las condiciones ambientales son propicias, estos son relativamente raros.
Sin embargo, existe un lugar, hasta donde sabemos único en el mundo, donde las reglas
del mutualismo se mantienen, donde se guardaron los descendientes directos de toda esta larga
historia evolutiva, los organismos formadores de comunidades de colores que transformaron a
este planeta en un planeta azul; las cuales viven en aguas similares a las de los mares del
Precámbrico (la era de los estromatolitos), pobres en Fósforo, ricas en minerales, con una fuente
profunda de magma — que levantó la sierra en este lugar, que es el “cuerpo” de la “mariposa” que
forma el valle de Cuatro Ciénegas, visto desde el espacio– y por lo tanto de fuente también de
Azufre.
Lo que es extraordinario es que en Cuatro Ciénegas se ha guardado por cientos de
millones de años esta “ingeniería original” de reciclar el polvo de estrellas y obtener el Fósforo de
cualquier fuente en particular robárselo a las células “forasteras” por lo que hay un “arsenal armas
de batalla” –antibióticos y toxinas– contra los organismos que no evolucionaron con ellos, es decir,
las bacterias sedientas de nutrientes que nos enferman. Siendo esta la razón principal por la cual
no fueron sepultadas por otras comunidades mas nuevas.
Como ya mencionamos al principio, Cuatro Ciénegas es tal vez el lugar más biodiverso
del mundo, en parte porque ha tenido mucho tiempo para acumular especies que no se han
extinto, gracias a su larga estabilidad geológica. Por todo esto, Cuatro Ciénegas es uno de los
lugares con mayor potencial para el descubrimiento y desarrollo de fármacos y de biotecnología
sustentable del mundo. Hoy día estamos trabajando en ello y somos el ejemplo de México del
Tratado de Nagoya, es decir, cualquier beneficio comercial de cualquier bacteria y gen de Cuatro
Ciénegas pertenece a la comunidad para desarrollo sustentable y educación. Pero estos estudios
son complicados, laboriosos y sofisticados, y los resultados comerciales tardan mucho tiempo en
convertirse en beneficios tangibles.
En este momento ya podemos decir que Cuatro Ciénegas, con toda certidumbre, es un
tipo de “arca de Noe” única en el mundo, porque hemos secuenciado todo el ADN de 40 de sus
comunidades y de 60 de las bacterias que podemos cultivar (1% de su diversidad). Al comparar
este ADN con el de sus parientes más cercanos en otros lados del mundo encontramos que estas
bacterias se separaron de sus hermanos del mar al menos hace 800 millones de años, cuando se
rompió el paleo continente de Rodintia. Es como si únicamente en este valle en forma de mariposa
se hubiera guardado “la historia original” o «el guión» de cómo vivir con muy poco Fósforo, mientras
que en el resto del mundo la vida se volvió “golosa”, peleonera y desperdiciadora del elemento
fundamental.
Más de 150 científicos, principalmente mexicanos, hemos descrito juntos la diversidad, la
evolución, ecología y los procesos biogeoquímicos de Cuatro Ciénegas, también como comunidad.
No todo ha sido felicidad, de hecho hemos tenido luchas intensas contra el tiempo y contra la
ignorancia, ya que este sitio que sobrevivió a todo, está en peligro de perderse si se secan sus
pozas (el agua de estas pozas se usan para regar alfalfa en el desierto por medio de
inundación…). No los vamos a aburrir en estos momentos con nuestras luchas contra autoridades
a todos niveles y compañía lecheras. Baste decir que aunque hemos tenido algunos éxitos, la
perspectiva no es tan buena y un sistema, el Churince, que es el que hemos estudiado mejor, esta
a punto de morir.
Estos científicos pertenecemos a 10 universidades; sin embargo, los científicos más
importantes son los jóvenes del bachillerato de Cuatro Ciénegas, el CBTA-22. Estos jóvenes
tienen un laboratorio de biología molecular y las herramientas para entender los secretos de este
oasis donde ellos nacieron; están aprendiendo también agricultura sustentable y cómo reciclar
especies invasoras de peces y convertirlas en alimento para los marranos. Buscamos que sean los
niños y los jóvenes de este lugar extraordinario quienes salven este paraíso microbiológico,
dándole un valor agregado enorme a sus pozas color azul caribe al desarrollar ellos la
biotecnología, soluciones sustentables para la agricultura y los fármacos que nos puede sacar de
este atolladero, donde los monopolios biotecnológicos internacionales son buena parte del
problema.
Tenemos razones para ver ese futuro posible, varios de estos ex alumnos del CBTA están
en universidades afinando ese conocimiento y uno de ellos ya está en el doctorado, estudiando un
linaje de bacterias que parece combatir el cáncer al producir novedosos antibióticos. Queremos
darles a estos alumnos del CBTA una universidad con posgrado dentro de su valle y llevar
maestros de todo el mundo para trabajar con ellos en desarrollar todas esas posibilidades.
De hecho en el CBTA 22 todos los investigadores que van a estudiar a las pozas y sus
misterios tienen que explicarle a los jóvenes que están haciendo y porque. Gracias a este
formidable equipo tenemos el inventario de cómo se llaman y a quién se parecen distintas
especies, desde los virus hasta los coyotes, pasando por los hongos, las bacterias, los
protozoarios, los microartrópodos, los insectos, las arañas (particularmente diversas), las ranas,
los peces, las tortugas, los caracolitos y los crustáceos, muchos de ellos únicos en este sitio
extraordinario.
En el camino estamos tratando de salvar el oasis transformando conciencias, y como
ustedes saben, los niños son el mejor agente transformador de futuro, ya que son la razón que nos
empuja a ser mejores. Empezamos a trabajar con ellos desde chiquitos, iniciando un proyecto en
2007 de educación ambiental a través del arte, el arte como manera de entender el entorno y el
arte como conciencia de la naturaleza. Los niños que pasaron por este programa sencillo en
primaria, llegaron mucho más dispuestos a explorar y aprender cosas nuevas en el bachillerato
que los jóvenes con los que empezamos a trabajar en 2004.
Ahora el reto es que los maestros y la SEP le puedan seguirle el paso a sus alumnos. En
este momento, los jóvenes del CBTA 22 son maestros de ecología, sustentabilidad y ajedrez de
los chicos de secundaria. Para nosotros lo más importante de este “experimento social” es que
estos niños están cambiando a su vez la conciencia ecológica de sus padres y sus abuelos. Pero
como siempre, queremos más.
La finalidad científica del inventario total de un sistema hidrológico dentro de Cuatro
Ciénegas es entender cómo funciona “el todo”, antes de que se muera por la sobre-explotación del
acuífero y tal vez salvarlo en el camino. Lo que hemos encontrado hasta ahora es que el
ecosistema era inicialmente marino y se quedó con su pasado marino por la cohesión de la misma
comunidad; por lo que las comunidades son locales y diferentes a las vecinas a unos metros;
dentro de cada comunidad microbiana, al estar todo súper conectado, cada tipo de bacteria sabe
que hacer, están finamente adaptadas a las condiciones locales y conocen como compartir los
productos de su actividad con los otros tipos de bacterias. Por eso resistieron estas comunidades
como un todo al movimiento de los continentes, la muerte de casi toda la vida marina en el
Pérmico hace 230 millones de años y la posterior extinción de los dinosaurios y casi toda la vida
terrestre en el Cretácico cuando cayo el meteorito en Yucatán hace 60 millones de años,
sobrevivieron al levantamiento del Altiplano Central de México hace “solo” 35 millones de años y
de las Sierras a su alrededor, aislado a las pozas del mar. Sobrevivieron en el desierto bajo el
agua y bajo el sol como una isla de vida ancestral rodeada por un mundo rico en nutrientes,
sobrevivieron a todo, menos al reciente manejo irracional del agua y a la codicia humana.
Por eso, estamos haciendo una revolución de conciencias dándole el arte y la ciencia a
los dueños de la tierra, a los dueños del futuro.
Sabemos que ustedes son muy buenos manejando metáforas, que tal si usamos la
metáfora de la historia de la vida, la lección de coexistencia y cooperación de estas humildes pero
persistentes comunidades microbianas para pensar en la economía. Es interesante como estas ideas científicas acaban permeando en las sociedades. Por ejemplo en 1932 el soviético G.F.
Gause hizo una serie experimentos con animales unicelulares (paramecios) y definió el principio
de exclusión competitiva, que indica que no pueden coexistir dos especies muy parecidas en un
ambiente dado. Estas ideas sobre competencia modelaron a la ciencia de la Ecología por muchos
años. Pero recordemos que un poco antes tenemos a Peter Kropotkin, este príncipe ruso que a
finales del siglo XIX viajo a Siberia con el libro de Darwin bajo el brazo, esperando encontrar que la
lucha del más fuerte iba a ser mas despiadada en un ambiente tan extremo y lo que encontró fue
lo contrario, que la cooperación domina las estepas y eso es lo que lo movió a escribir “la ayuda
mutua: un factor en la evolución”; así nació el anarquismo a partir de ideas ecológicas, pero tal vez
la humanidad no estaba lista.
Ahora tal vez sea el momento de retomar estas ideas, en momentos críticos para el
planeta y para la humanidad. Retomemos las lecciones de la vida al borde del abismo y
trabajemos juntos para el futuro.
Para cualquier duda, sugerencia o lo que se les ofrezca
souza@unam.mx
fruns@unam.mx