Lago Vostok, Ant rtida: Explorando el lago subglacial y buscando vida en ambientes extremos.

1. Lago Vostok, Ant�rtida: Explorando el lago subglacial y buscando vida en ambientes extremos. Pablo Belz�n, Seminario de Grado:�Introducci�n a la Astrobiolog�a�. Facultad de Ciencias Astron�micas y Geof�sicas - UNLP

2. Generalidades El medio subglacial de la Ant�rtida es m�s din�mico de lo que parece. Bajo las extensas y gruesas capas de hielo hay lagos de todos los tama�os y muchos de ellos se llenan y vac�an, pasando el agua de uno a otro, l�quido que facilita el desplazamiento de los glaciares. M�s de 100 lagos�han sido detectados,�algunos de los cuales�llegan a tener extenciones de hasta�14.000km2. La alta presi�n, el exceso de ox�geno, la baja temperatura, la ausencia�de la energ�a solar y el aislamiento�de�la superficie durante�miles y�quiz� millones de a�os�da a pensar que la biota original de los lagos�subglaciales puede presentar formas de vida�diferente a la que se encuentra�en la superficie�de la Tierra. El�lago Vostok�es�el lago�subglacial�m�s documentado�hasta la fecha.�Es el�m�s grande, profundo,�y probablemente el m�s antiguo conocido,�por lo que es�uno de los�sitios de agua�m�s atractivos para los�estudios geol�gicos, geof�sicos,�biol�gicos�y�glaciol�gicos. En�dicho lago,�la capa de hielo tiene un espesor de �3750 metros�y�se ha perforado�hasta�los 3623.�No se perforo hasta el agua del lago en si sino que se detuvo antes. Pero si se penetr� 84 metros en lo se puede denominar como hielo formado por la recongelaci�n producto del agua del lago mismo.

3. El lago Vostok probablemente es un entorno ultraoligotr�fico, es decir, carecer�a de los nutrientes necesarios para el crecimiento de vegetales. Posee una gran saturaci�n de ox�geno con valores 50 veces mayores que los encontrados en los lagos de agua dulce normales de la superficie de la Tierra. Se cree que el enorme peso de la placa de hielo sobre el lago es la que produce la elevada concentraci�n de ox�geno. El ox�geno y otros gases se disuelven en el agua, pero tambi�n, como sucede en los fondos de los oc�anos del mundo, forman lo que se llama "hielo inflamable" o hidratos de gas, que son acumulaciones cristalinas similares al hielo, formadas de gas natural y agua. El ladrillo de este s�lido cristalino es una estructura denominada "clatrato", donde las mol�culas de agua forman una celda cuyo interior est� ocupado por gas. Esas estructuras se forman a las altas presiones de la profundidad del lago Vostok, y ser�an inestables si se trajeran a la superficie a presi�n atmosf�rica. Debido a este hecho, si el agua sale del lago Vostok por la perforaci�n, podr�a salir a chorro como en una botella de gaseosa, y si no se contiene, exponer el lago a una posible contaminaci�n, adem�s de ser un riesgo potencial para los cient�ficos. En abril del a�o pasado, investigadores alemanes, rusos y japoneses, descubrieron que el lago tiene peque�as mareas. Dependiendo de la posici�n del sol y la luna, la superficie se eleva entre 1 y 2 cm.

4. Ubiqu�monos un poco�. El lago Vostok se encuentra levemente desplazado del centro del continente ant�rtico bajo la estaci�n ant�rtica rusa Vostok, donde los term�metros midieron el 21 de julio de 1983 ��89 �C�, la temperatura m�s fr�a jam�s registrada en nuestro planeta. El lago es inmenso y uno de los mayores encontrados en la Tierra. La superficie del lago Vostok est� estimada en 14.000 kil�metros cuadrados, con una longitud de 250 km, una anchura de hasta 50 km y una profundidad que puede llegar a 500 m. El lago est� enterrado bajo cerca de 4 km de hielo acumulado en el continente ant�rtico durante 400.000 a�os.

5. Veamos como es la estructura de la red subglacial

7. Datos actuales y�algunas preguntas abiertas

8. Con unas dimensiones de 250 km de largo por 50 km de ancho, est� dividido en dos profundas fosas por una cordillera. El agua l�quida sobre la cordillera tiene una altura de 200 mts, la fosa norte, y 500 mts la sur. El lago Vostok tiene un volumen estimado de 5.400 km� de agua dulce. En mayo de 2005 se hall� una isla en el centro del lago. Este lago permaneci� desconocido hasta hace poco tiempo debido a su ubicaci�n geogr�fica, lo cual lo convierte en una de la �ltimas zonas por explorar del planeta. Cient�ficos rusos y brit�nicos descubrieron la existencia del lago en 1996 mediante la combinaci�n de datos de diversas fuentes, incluyendo observaciones a�reas de radar y altimetr�a de radar desde el espacio. La existencia de agua l�quida bajo la capa de hielo se ha confirmado y constituye, cient�ficamente hablando, el lago sin contaminar m�s prometedor de la Tierra. El agua que contiene es muy antigua, con un tiempo de residencia medio de 1 mill�n de a�os.

9. La acumulaci�n de hielo�fue�mapeada a partir de�un�estudio aerogeof�sico. El glaciar�se superpone al lago y�fluye principalmente�hacia el este sobre�el ancho�del lago con�un movimiento�al sureste�observado�a nivel local�en la zona de Vostok. De sur a norte, hay una�ligera�inclinaci�n de la superficie�y �sta es unos 50�metros m�s�elevada�a una distancia de�250 km de�la estaci�n Vostok.�En �ste lugar,�el espesor del hielo�es 600�metros�m�s�grueso que en�Vostok. En el mapeo referido al proceso de acreci�n tenemos que el hielo del lago est� mayormente ubicado en el �rea sur y se lo detecta hasta 165km de Vostok, representando mas del 50% del �rea del lago. El espesor promedio del hielo ronda los 295m en comparaci�n con los 220m que se encuentran en el sitio de Vostok. El hielo se acreta bajo la superficie del glaciar y es expulsado por el movimiento de �ste. Para compensar esto, un afluente de agua es requerido en la zona de �derretimiento� en el �rea norte. El agua del lago es lentamente renovada y lo entrante arrastra sales, polvo y tal vez posibles microorganismos de la propia superficie del lecho. CIRCULACION DE AGUA Y ACRECION DE HIELO

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11. As� y todo, sabemos relativamente poco acerca de estos procesos subglaciales e incluso ignoramos una descripci�n cualitativa emp�rica de los procesos que ocurren dentro del lago. (Ej: proceso de acreci�n) Fu� una sorpresa cuando se logr� extraer e identificar muestras de hielo de la parte m�s profunda de la base Vostok. Adem�s, tenemos que el tiempo de renovaci�n del agua rondar�a desde 4500 a m�s de 100 000 a�os (Kapitsa et al., 1996). El sistema de lagos es pr�cticamente isot�rmico y tambi�n ser�a un sistema cerrado. Por lo tanto la mayor�a de los intercambios de energ�a est�n dominados por el calor latente de fusi�n y de congelaci�n. El balance energ�tico de todo el lago tiene que ser considerado. Otras preguntas siguen sin respuesta sobre c�mo y cu�ndo se form� el lago. �El lago exist�a antes de la glaciaci�n ant�rtica principal o es fruto de la fusi�n del hielo debido a un flujo de calor geot�rmico an�malo? �Es el lago un colector de un gran sistema hidr�ulico subglacial? �C�mo se redistribuye el calor en el lago? �Cu�l es la composici�n qu�mica del agua y su salinidad?

12. En cuanto a la presencia de vida en el lago Vostok, despu�s de los descubrimientos actuales y la documentaci�n de la vida en diferentes ambientes extremos en la Tierra, es razonable esperar que el lago Vostok contenga vida, microorganismos o las huellas de su actividad. Se esperar�a encontrar rastros en el hielo de acreci�n. Esto, sin embargo, es dif�cil de probar o refutar. De hecho, el contenido biol�gico del hielo de la Ant�rtida sigue estando indocumentado. Los estudios son escasos pero esto no se debe a la falta de inter�s cient�fico, sino m�s bien porque el hielo polar es qu�micamente muy limpio y la firma biol�gica es muy peque�a. La b�squeda de evidencia de actividad biol�gica en el hielo es un gran desaf�o, ya que puede confundirse f�cilmente con contaminaci�n. Procedimientos especiales de descontaminaci�n se utilizan con el fin de eliminar la parte externa de las muestras de hielo del n�cleo. El hielo de la Ant�rtida tiene concentraciones muy bajas de impurezas qu�micas y polvo en un nivel de alrededor de 10 ppb y la parte interna del hielo debe ser procesada en �reas limpias de polvo.

13. Registro Clim�tico y propiedades qu�micas del hielo Un estudio paleoclim�tico deduce del an�lisis de los n�cleos de hielo de 3310m de profundidad el primer gran registro que cubre los �ltimos 400.000 a�os. La temperatura del pasado, el contenido de gases de efecto invernadero (CO2, CH4) y las concentraciones de aerosoles de origen marino y continental han sido reconstruidas. Las variaciones de la temperatura en la superficie de la capa de hielo se desprenden de la composici�n de is�topos estables del hielo. El perfil muestra una amplitud total de aproximadamente 12 ?C. Se han propuesto ligeras diferencias de los cambios clim�ticos (hasta 18 ?C) (Salamatin et al., 1998). Per�odos glaciales dominan los registros, con una frecuencia de unos 100.000 a�os. El actual per�odo c�lido, conocido como el Holoceno, comenz� alrededor de hace 12.000 a�os y parece ser un per�odo muy estable con respecto a otros interglaciares.

14. El registro clim�tico de los �ltimos 400.000 a�os. De arriba a abajo:-Volumen Global de hielo (en unidades relativas) deducido de registros de sedimentos marinos.-Temperatura (diferencia con la temperatura de la superficie actual) deducida de la composici�n de is�topos estables del hielo.-Registros de gases de efecto invernadero: CO2 (ppmv) y CH4 (ppbv) como se deduce de las burbujas de aire atrapado. Tenga en cuenta el reciente aumento hasta el nivel actual de CO2 y CH4, lo que refleja la actividad antropog�nica desde la d�cada de 1850.-Perfil de la concentraci�n de sodio (ppb), representante de los aerosoles marinos.-Perfil de la concentraci�n de polvo continental (ppm).

15. El registro del clima global muestra una estructura de "diente de sierra" con temperaturas gradualmente decrecientes a partir del per�odo interglacial hasta alcanzar los m�nimos del per�odo glacial. Esto fue seguido por un deshielo m�s r�pido, que tendr� lugar en tan s�lo unos pocos milenios. El an�lisis espectral indica la presencia de tres periodicidades mayores de alrededor de 100.000, 40.000 y 20.000 a�os. Estas variaciones se caracterizan seg�n la geometr�a y el movimiento de la Tierra alrededor del Sol. El registro confirma la teor�a astron�mica del paleo clima que tambi�n es apoyado por los registros marinos. (Teor�a que hace referencia a que los grandes cambios clim�ticos est�n relacionados con la excentricidad, oblicuidad y precesi�n de la tierra). Las impurezas en la atm�sfera ant�rtica incluyen la peque�a fracci�n de los aerosoles primarios emitidos por los oc�anos y los continentes, as� como los resultantes de la conversi�n de gas de part�culas o, m�s recientemente, la actividad antropog�nica. Tenemos sodio (Na) que caracteriza la espuma del mar, mientras que el polvo, que es principalmente la masa representada por part�culas con tama�os de entre 0,8 y 3�m, ??proviene en su mayor�a de los continentes y las zonas �ridas.

16. Composici�n qu�mica del hielo glaciar El hielo de la Ant�rtida contiene entre 0,3 y 0,5 mg L-1 de sales totales, es decir, 100 a 1000 veces menor que el contenido de agua mineral comercial. El an�lisis qu�mico del hielo requiere equipo especial y t�cnicas sensibles. Los n�cleo de hielo y las primeras muestras deben ser descontaminadas mediante la eliminaci�n de la parte exterior. La parte interna es analizada en un laboratorio libre de polvo. El uso de habitaciones limpias y agua pura desionizada ultra-filtrada son requisitos previos para la qu�mica del hielo, como en los campos de la medicina o la microelectr�nica. Las muestras de hielo derretido son �cida (pH ~ 5,7), debido principalmente a la muy poca cantidad de polvo y carbonatos continentales y el exceso de iones de sulfato, como el �cido sulf�rico de la atm�sfera. Los aerosoles de espuma del mar contribuyen en mayor medida con los siguientes iones: Na +, Ca2 +, Mg2 + y Cl. El polvo de los continentes contribuye con: Ca2 +, Mg2 +, K +, NO3 - y los iones Fe3 +. Los sulfatos son dominados por el �cido sulf�rico, que es el producto final de la oxidaci�n atmosf�rica de los derivados del azufre, como el azufre dimetilo (DMS), producido a partir de la actividad biol�gica del fitoplancton marino. Por otro lado, espor�dicos eventos volc�nicos inyectaron grandes cantidades de cenizas y gases a la atm�sfera. Capas de ceniza son a veces visibles en los n�cleos de hielo.

17. Muestras del hielo de acreci�n.�Arriba a la izquierda:�las inclusiones�de sedimentos�observadas en�una muestra del n�cleo�de hielo�de�3607�metros de profundidad.�Secciones delgadas�de hielo del�n�cleo de hielo�observada con�luz polarizada.�Arriba: el hielo�glaciar�policristalino.�Abajo:�el hielo�por acreci�n�(3553m de profundidad), con un�solo�cristal de�32 cm�de largo.�Irregularidades�de color�se deben a�una superficie�de hielo�duro.

18. En�la d�cada de 1980, el�investigador ruso�Sabit��Abyzov�fue el primero en investigar el contenido�biol�gico de�n�cleos de hielo en�la estaci�n Vostok, aplicando a las muestras los m�todos cl�sicos�de cultivo�y haciendo uso del microscopio.�La parte exterior�de los n�cleos�se descart�y se uso�un sistema est�ril, que�derrite y recoge�s�lo la parte interna�del hielo.�A partir de estos estudios,� diferentes�levaduras, hongos y bacterias�han sido observadas y�algunas�hasta han sido cultivadas.�Aunque el �xito�del cultivo�disminuye con�la profundidad�de la muestra, se han obtenido resultados de muestras tomadas�a una profundidad de�2.200 metros, lo que sugiere�una reactivaci�n�del metabolismo�despu�s de�150.000 a�os�de�"anabiosis"�o latencia. Estos�estudios fueron los primeros�en este campo, sin embargo,�sus resultados deben ser�tratados con precauci�n.�De hecho, de la investigaci�n�qu�mica� del hielo hemos�aprendido mucho�en los �ltimos veinte�a�os sobre el bajo contenido de impurezas�y�los problemas de contaminaci�n,�la necesidad de trabajar�en instalaciones�libres de polvo�y�de usar equipos�de alta sensibilidad junto con��t�cnicas adecuadas (as� como�el agua pura� artificial desionizada), junto con�un�protocolo de an�lisis�que�incluye el tratamiento de�los espacios en blanco�(pruebas falsas o�muestras de�simulacro).�Estas t�cnicas�se utilizan ahora�ampliamente�y de manera rutinaria, lo que permite�determinar de forma viable�la composici�n qu�mica�del hielo polar.�Para las investigaciones biol�gicas, son�dif�cil de aceptar�las conclusiones�de los estudios�que no se llevan a�cabo en condiciones�est�riles y libres de polvo.�Hasta la fecha,�el contenido�biol�gico del hielo glaciar�de Vostok�(especialmente de�los estratos profundos)�queda por confirmar.

19. Las muestras de�hielo de acreci�n proporcionan�una oportunidad para investigar el�contenido�biol�gico�del lago. Tres estudios principales�han sido publicados recientemente, (Karl�et�al, 1999;�Priscu�et�al, 1999;�Christner�et�al, 2001),�y en todos estos estudios se detectaron�microorganismos. Se han observado c�lulas en concentraciones de�100 a 25.000�c�lulas por ml de�agua de deshielo.� Se logr� amplificar ADN de muestras de�hielo�no concentrado,�lo que implica que�un n�mero importante de�c�lulas est�n presentes en�las muestras de agua�y en el lago�tambi�n (Priscu, 1999;.�Christner, 2001). Estos microorganismos�encontrados e identificados por la clonaci�n y�secuenciaci�n de�la diversidad�muestran poco�y son similares a los que se encuentran�en la superficie�de la Tierra y/o cerca de�los entornos�de influencia humana�(Priscu�et�al., 1999).�La concentraci�n�de carbono org�nico total (COT)�de�las muestras de agua�se�encuentra�en un rango de�80 a�500 ppb.�Debido�a la fragmentaci�n�de�la formaci�n de hielo,�el contenido�de�COT�del agua del lago�Vostok�debe ser comparable al de�algunos lagos�abiertos y�fuentes de microorganismos�heter�trofos�con nutrientes.�(Karl�et�al, 1999;.�Priscu�et�al, 1999).

20. Esto�puede parecer�cre�ble�y por lo menos�representa un avance en�los estudios biol�gicos.�Sin embargo, la�qu�mica�de los resultados publicados�junto con los hallazgos biol�gicos�plantean varias preguntas�a�los geoqu�micos�aun sin respuesta. En primer lugar, las concentraciones de�las c�lulas observadas�tienen�la misma magnitud�que la observada para�el polvo�insoluble�de tama�o comparable,�por ejemplo,�1000 / 10000 por�g�de�las part�culas>�0.8�m.�El polvo�se mide�en muestras de agua�por un contador Coulter�y son observados por�microscop�o electr�nico�(Petit�et�al, 1999). Cuando una�muestra de agua de�hielo de la Ant�rtida�se observa�bajo un microscopio �ptico�o�electr�nico�(con�0,4�o�0.2�m�porosidad), las part�culas�de polvo mineral (tama�o�0,8 - 3�m) son las m�s�abundantes, mientras que�la materia org�nica�y microorganismos�son muy raros. Esto es contrario�al caso�de las muestras�de hielo de�los Alpes�o los Andes�que son a menudo�ricos en�microorganismos.�Por ejemplo, en una muestra de�los glaciares�andinos�pronto se desarrollan�microorganismos f�cilmente�detectables�por la t�cnica de�Coulter,�si se los deja durante�unos d�as�en el laboratorio, a temperatura ambiente�y se los expone a�la luz del d�a.�Por esta raz�n, las muestras�andinas�deben ser procesadas�??inmediatamente despu�s de�la fusi�n y�por separado�de las muestras de�hielo de la Ant�rtida�para evitar�la contaminaci�n cruzada.�Es muy raro ver el desarrollo de bacterias�en�muestras de agua del�hielo de la Ant�rtida,�pero�cuando ocurre,�la contaminaci�n o�el insuficiente cuidado�en la limpieza de herramientas y�vasos�son la causa m�s�probable.

21. Varios intentos se han�hecho�para reproducir el�cultivo�y los experimentos�de amplificaci�n de ADN�mediante la realizaci�n de�las pruebas correspondientes�a�las muestras de hielo�de Vostok.�El�procedimiento de descontaminaci�n�fue el�mismo que se utiliza�para el an�lisis qu�mico�y�se llev� a cabo�bajo una campana�est�ril.�Todos los�recubrimientos,�bajo diversas condiciones ambientales, incluyendo�los espec�ficos de�psicr�filos,�no tuvieron �xito. Respecto al �ADN,�una serie de�ampliaciones�tambi�n�resultaron no concluyentes�y / o�las muestras�fueron positivas falsas�(M.�Blot,�D.�Faure, in�dito).�A partir de preparaciones�microsc�picas�y�filtro, se observaron�microorganismos�s�lo una vez, pero para�una muestra de hielo que�era demasiado peque�a para�aplicar el�procedimiento de descontaminaci�n. Vista de la�sala blanca�de laboratorio,�la protecci�n del operador�y algunas operaciones de manipulaci�n�y�lavado de�la descontaminaci�n de�los n�cleos de hielo�en�LGGE�en�Grenoble.�Abajo a la izquierda: Una�microfotograf�a de�la contaminaci�n de�una muestra de hielo�acreditados con�el fluido de perforaci�n. Debido�al peque�o tama�o�de la muestra�de hielo, la aplicaci�n del�proceso de descontaminaci�n completa�no fue posible.�Una vez�filtrada�y coloreado por�DIAPI, vemos inclusiones�de sedimentos (arcillas�minerales)�en amarillo, mientras que los microorganismos�aparecen en color verde (como cocos).

22. ESTUDIOS RECIENTES� Presentamos aqu��los resultados de un�estudio�llevado a cabo recientemente�con�una serie de controles�qu�micos y biol�gicos�para validar nuestros resultados.�Hemos utilizado�la secuenciaci�n del gen ribosomal� 16S para estimar�el contenido�bacteriano�de las muestras del hielo�de acreci�n entre�3551m�y 3607m de profundidad, formado�hace�unos 15-20 mil a�os.�Adem�s,�una�muestra de�hielo glaciar de 3001m,�con�una edad de unos�300 mil a�os�(Petit�et�al., 1999),�fue tomada�para la comparaci�n.�El horizonte de hielo de acreci�n�contiene�peque�as inclusiones visibles de�los sedimentos�atrapados�cuando el glaciar�se movi�a trav�s de una bah�a de�poca profundidad�aguas arriba del sitio�Vostok�(Jouzel�et�al, 1999).

23. Procedimiento de descontaminaci�n� y�controles qu�micos La descontaminaci�n�result� ser�un tema cr�tico.�Las estrictas t�cnicas de�descontaminaci�n utilizadas actualmente�en la qu�mica permiten�mediciones viables�de los iones principales, as� como�de elementos traza presente�en el hielo�de�la Ant�rtida.�En nuestro estudio�hemos aplicado el�rigor�de la hielo-qu�mica�basada en�el procedimiento�de descontaminaci�n de las�muestras de n�cleos�de hielo�para producir�la composici�n qu�mica�m�s viable para�los iones�m�s importantes y�el carbono�org�nico disuelto (COD).�Los iones principales�y ligeras concentraciones de �cidos�carbox�licos�resultaron sensibles a la contaminaci�n gaseosa�en�el entorno de laboratorio�(Legrand�et�al., 1993)�y esto sirvi� como un�primer control�de nuestros procedimientos de�descontaminaci�n�aplicados a las muestras antes de�los estudios biol�gicos�moleculares.� En pocas palabras,�el procedimiento de descontaminaci�n�del n�cleo de hielo�es el siguiente:�El corte�del hielo y la�limpieza de la superficie�se realiz�en un cuarto fr�o�(-15�?�C). A continuaci�n, las muestras se lavaron tres veces con agua pura libre de COD y se las fundi� a temperatura ambiente en frascos de policarbonato limpios y est�riles. El agua derretida�se concentr�a�n m�s,�hasta 2000 veces utilizando�unidades de filtraci�n�equipado con�membranas�3Kd, y se realizo as� la eliminaci�n de toda la materia m�s grande que 10 pares de bases de ADN. El personal del laboratorio utiliz�material quir�rgico,�pa�os�est�riles, guantes, m�scaras�y escudos.�Las superficies�y herramientas�se limpian�con�soluciones de�descontaminaci�n qu�mica.

24. Tenga en cuenta que�las muestras de hielo�se prepararon�en un edificio diferente�que el utilizado�para la extracci�n de�ADN y�an�lisis de PCR,�para evitar cualquier impacto de los productos�en las muestras. (PCR: Es una t�cnica de biolog�a molecular, cuyo objetivo es obtener un gran n�mero de copias de un fragmento de ADN particular, partiendo de un m�nimo; en teor�a basta partir de una �nica copia de ese fragmento original, o molde). � Para la�parte del n�cleo de�hielo de Vostok�m�s profundo que�3520 metros�(incluido el hielo glaciar�basal�y�el de acreci�n),�un�perfil de referencia�inicial de los iones�principales�y las ligeras concentraciones de �cidos�carbox�licos�de las muestras de�hielo�revelaron�un contenido muy�bajo de�NH4�+(0.1-4 ppb), NO2�-�(<0.1ppb), acetato�(0,5-2ppb)�y los iones�formiato�(<0.5ppb), en consonancia con�los�encontrados previamente en�otros�n�cleos de�la Ant�rtida (Legrand�y�Saigne�1988).�La concentraci�n de�DOC,�influenciado por la presencia�de queroseno�a partir de�los fluidos de perforaci�n,�se demostr� que era�baja�y similar tanto en el hielo glaciar�(24 ��14ppb) como en el hielo de acreci�n�(17���7ppbC).� El m�todo de�enjuague�con agua ultrapura, incluso�puede no ser suficiente�para eliminar�todos los entes biol�gicos extranjeros (por ejemplo,�Kawai�etal, 2002;..�Kulakov�et�al, 2002).�Adem�s,�la extracci�n de ADN�y enzimas�comerciales PCR, reactivos y�art�culos de pl�stico�desechables�adecuados para su uso�en condiciones de baja biomasa �no siempre son�certificado�de ADN�libre�(por ejemplo,�Grahnet�al, 2003;.�Corless�et�al, 2000;..�Millar�et al,�2002).�Por esta raz�n,�hemos tenido que desarrollar�nuestra base de datos�de contaminantes�en orden�a los contaminantes potenciales de las muestras estudiadas.

25. Indexaci�n de�los criterios�para las bacterias�contaminantes�registrados�en el n�cleo de�hielo de Vostok.�Las teclas�tambi�n se utilizan�en la tabla 7.4

27. �Hallazgos biol�gicos confiable El��nico filotipo que�ha pasado con �xito�nuestra base de datos�de contaminantes y otros�criterios de �selecci�n�de contaminantes� fue la�bacteria�term�fila Hydrogenophilus�thermoluteolus�(beta-Proteobacteria), que�se encuentra hasta ahora s�lo�en las aguas termales�del distrito de�Izu�(Jap�n) (Goto et al�., 1977;.�Hayashi�et�al, 1999)�y est� estrechamente relacionada con�la especie �Hydrogenophilus�hirschii conocida�en las aguas termales�del�Parque Nacional de Yellowstone, EE.UU.�(Stohret al,�2001) (Fig.�7.18).�Una secuencia de�ADNr�atribuida al genero�Hydrogenophilus fue recuperado�recientemente por�L�pez-Garc�a�et�al.�(2003)�a partir de sedimentos�hidrotermales�en la cordillera�del Atl�ntico medio.�Es potencialmente un��Quimiolitoaut�trofico�� capaz de crecer�mediante la oxidaci�n de�H2�y la reducci�n de�CO2�(Goto et al, 1977;.�Hayashi�et�al, 1999;.�Stohr�et�al, 2001).�Adem�s de�la ausencia de�Hydrogenophilus�sp.�en�nuestra base de datos�de contaminantes, as� como�de otros datos�conocidos�de contaminantes,�la distribuci�n limitada de�los parientes m�s cercanos�de esta especie�a escala global�(distrito�Izu, Jap�n y�Yellowstone, EE.UU.),�proporciona una indicaci�n�adicional de�apoyo a�su estado�no contaminante.

29. Deliberaciones�sobre los hallazgos�biol�gicos en�el lago Vostok Diversas bacterias�descubiertas con anterioridad�en�zonas de acreci�n de hielo�en Vostok (Karl�et�al, 1999;.�Priscu�et�al, 1999;.�Abyzov�et�al, 2001;..�Christner�et�al, 2001)�e identificadas�por el polimorfismo�de longitud de fragmentos�de restricci�nes terminales (Priscu�et al.�, 1999) y�la secuenciaci�n de genes�de ARNr 16S�(Christner�et�al.,�2001) han sugerido�la presencia de vida�en el lago�Vostok.�Estos estudios�pueden ser v�lidos, pero los resultados�sufren de�la ausencia de controles�qu�micos o,�cuando es posible,�la composici�n qu�mica�del hielo�es cuestionable. En nuestro enfoque,�hemos reconocido�hasta ahora s�lo�una bacteria�(12�clones, dos tipos de secuencias), que�ha pasado con �xito�los estrictos criterios�de selecci�n de contaminantes�y, por lo tanto,�puede ser considerada como�relevante para�el estudio del hielo bajo la estaci�n rusa Vostok.�Dicha bacteria fue encontrada en�una muestra�a�3.607�metros de profundidad, y representa la�existencia del�term�filo�Quimiolitoaut�trofico Hydrogenophilus thermoluteolus�(beta-Proteobacteria)�encontrado�hasta ahora s�lo en las aguas termales.�No hay�resultados�fiables�de lo detectado�en�muestras a 3551 metros,�y todos los�otros�filotipos�detectados�(total 16�filotipos)�se supone que son contaminantes.�Esto indica�que la contaminaci�n, sobre todo�desde el entorno�del laboratorio�(polvo), as� como�de fuentes humanas,�incluso despu�s de�los procedimientos de descontaminaci�n�rigurosa,�sigue siendo�una fuente importante de bacterias extra�as.�Este hecho, junto con�la incapacidad para generar�productos de PCR,�sugiere indirectamente�un n�mero muy bajo�de c�lulas�y/o�cantidades de ADN�en las muestras del hielo�de acreci�n.

30. Nuestros resultados son�de especial inter�s por�la bacteria, que descubrimos�representa una especie�term�fila�genuina.�Teniendo en cuenta�los l�mites�de cualquier planteamiento�de PCR�(por ejemplo,�PCR�sesgo en�la estimaci�n de�la composici�n y diversidad de especies�(Dunbar�et�al, 2002;.�Lueders�y�Friedrich�2003))�y, a pesar del hecho de que�no sabemos�lo suficiente acerca de�la correlaci�n�entre el tipo desecuencia de ARNr�y el fenotipo�(cuando�se obtuvo�100%�de similitud de secuencias de�la regi�n estudiada), consideramos al hallazgo del� Hydrogenophilus�thermoluteolus �como un indicador�para la existencia de un medio ambiente�geot�rmico�bajo�el Lago Vostok.�es probable que�en tal ambiente,�Archaeas�pueden estar presentes�(por ejemplo,�Graneros�et�al., 1996).�sin embargo,�al igual que en�estudios previos (Priscuet�al., 1999),�no hemos encontrado ning�n�indicador de su presencia�en las muestras�de hielo�del Lago�Vostok

31. Conclusiones y Trabajo a futuro Aspectos Geof�sicos y Geoqu�micos: En primer lugar,�cabe destacar el�inter�s�paleo-climatol�gico�de�los n�cleos de hielo de las zonas polares.�El�muestreo continuo obtenido de la atm�sfera�y el encapsulamiento en�las burbujas de aire�es una propiedad �nica.�Los registros disponibles�en la actualidad�cubren�varios miles de a�os.�El proyecto�europeo�EPICA, financiado por�10 pa�ses, re�ne a m�s de�60 cient�ficos y�planea perforar dos�nuevos n�cleos de�hielo en las profundidades:�una�en el Domo�C�y el otro en�la�mon�tona superficie�Maud,�con el objetivo�de extender el�paleoclima�m�s all� de cuatro�ciclos clim�ticos�y as� obtener detalles del �ltimo per�odo glacial.�El n�cleo de hielo�tambi�n proporcionar�nuevo material para�la b�squeda de vida�en el�hielo de la Ant�rtida, que�a�n no se ha�documentado.

32. Nuevas perforaciones, la intrusi�n en�los lagos�del�muestreo directo�y/o�la implementaci�n de�laboratorios�in situ, resultan necesarios�para obtener�una mejor comprensi�n de�los procesos que ocurren�en los lagos�subglaciales.�Estos estudios pueden�ser capaces de resolver�el debate sobre�cuestiones fundamentales relacionadas con�el contenido de agua�y la historia�de los lagos.�Sin embargo,�para cumplir con�este ambicioso objetivo, es necesario desarrollar�nuevas t�cnicas�de perforaci�n�para evitar la contaminaci�n�qu�mica y biol�gica�de�los equipos en el medio ambiente�de influencia humana. Este es el�tema m�s cr�tico, sobre todo�teniendo en cuenta que�s�lo 130�m�de hielo a�n no se han�perforado�sobre el lago�Vostok�y que el lago�parece estar�pr�cticamente libre de g�rmenes.�Por el contrario,�las t�cnicas de muestreo�tambi�n deben ser desarrolladas�para que garanticen la protecci�n�del planeta�(similares�a las desarrolladas para�el retorno de�muestras extraterrestres).�Desde 1995,�varias�conferencias y talleres internacionales�se han organizado�en la ant�rtida y el grupo de cient�ficos de�SCAR�(Comit�Cient�fico de Investigaciones Ant�rticas) ha sido asignado�para estudiar los�temas relacionados con�la exploraci�n�subglacial del lago (Kennicutt, MC�2001,�y�http:/�/�salegos-scar.montana.edu).

33. De las consideraciones�desarrolladas, probablemente�el�lago Vostok�existi� como lago abierto antes de�la glaciaci�n de�la Ant�rtida,�o tal vez�como un pantano�con�agua que se evaporaba.�El lago�conten�a probablemente�sales de mar�concentrada�durante esta primera etapa,�o por lo menos, agua de mar. A medida que la�capa de hielo�cubr�a�la Ant�rtida, el�volumen del lago�y�probablemente�su salinidad�fueron en aumento. Un�an�lisis qu�mico�adicional del hielo�de acreci�n�ser�a relevante para�este fin (Souchez�et�al.,�2000, 2003).�Aparte de la�necesidad de una topograf�a favorable del lecho rocoso, la formaci�n�del lago�depende de la temperatura�en la base de�la capa de hielo.�Esto se traduce en�el balance energ�tico entre�el calor geot�rmico y�la din�mica de�las capas de hielo.�Puesto que este equilibrio�es�demasiado complejo como para�establecerlo�con precisi�n�(por los modelos num�ricos que�tienen que estar integrados�en un�tiempo muy largo), la predicci�n�de la formaci�n del�lago�seguir� siendo una�dif�cil tarea por resolver.�Hasta la fecha,�la detecci�n directa�por teledetecci�n�o por estudios�de resonancia y aerogeof�sicos,�son�los m�todos m�s eficaces, proporcionando datos�para ser integrados�en el modelaje .

34. A partir de consideraciones�geom�tricas,�el hielo menos denso bajo la densa placa continental se debe aproximadamente en un 52%�al proceso de acreci�n,�mientras que el resto�es producido por�la posterior congelaci�n�del agua por contacto directo con la placa continental.�Las �reas�de fusi�n y congelaci�n est�n separadas f�sicamente y�representan�alrededor del 47�y el 53%�de�la zona del lago, respectivamente.� La�media global de�las tasas de�acumulaci�n�y el derretimiento�en todo el lago�est�n�unos 10 mm�/ a�o, y�el tiempo de renovaci�n�del agua�es de�80.000 a�os.�Un volumen total de�70 נ106 m3�se derrite�cada a�o�y�un volumen equivalente es acrecentado�despu�s de haber sido�exportados fuera de�la zona del lago.�La velocidad�media de�equilibrio�de la zona de�acreci�n�es de ~�1,5 m�/ a�o, lo que parece coherente con�los resultados del modelo�de�la capa de hielo�aguas arriba�del lago�(Siegert�y�Kwok, 2000).�

35. Probablemente el hielo�de acreci�n�se forma por el�frente de congelaci�n�lenta�que ingresa bajo�el glaciar.�Este�lento proceso�permite la formaci�n de�cristales de hielo�con celos�as�de baja concentraci�n de�defectos�(Montagnat�et�al., 2000),�un material interesante�para estudiar.�Las impurezas�del hielo,�las sales y los�gases,�son en su mayor�a�rechazados�durante la congelaci�n�y se acumulan en�el lago.�La contribuci�n de las�sales de�los glaciares�a�la salinidad del�lago�es casi despreciable�(~ 0,1%�0).�Para los gases,�sin embargo,�el lago�probablemente�acumule hasta�726 g/L�de nitr�geno y de�8 g/L�de ox�geno en�total.�Debido a la�alta presi�n y temperatura�del lago, que forma parte�de los�gases que�forman�los hidratos�de aire�(clatratos), el agua podr�a estar a�n m�s�saturada�de gas�de lo que pensamos (Lipenkov�Istomin�y�2001).�El agua del lago probablemente contiene�un exceso de ox�geno�con respecto a�los lagos abiertos, lo que representa�un obst�culo adicional�para los microorganismos�en el lago. Trabajos a futuro enfocados en estos asuntos proporcionaran datos muy valiosos.

36. PARA IR TERMINANDO�

37. Proyectos de Perforaci�n Hoy d�a, tanto cient�ficos rusos como norteamericanos, intentan avanzar con las investigaciones y buscan finalmente penetrar en las aguas profundas cubiertas por las capas de hielo del Glaciar. En enero de 2011 los rusos reanudaron las perforaciones que se encontraban detenidas desde el a�o 1998. Las obras de perforaci�n en esta temporada empezaron el pasado 2 de enero, a una cota de 3.650 metros. En poco m�s de un mes, la perforadora avanz� unos 70 metros para detenerse nuevamente. Reanudar�an las obras a fines del 2011. Por su parte, los norteamericanos, cuentan con un programa de perforaci�n basado en un robot que puede penetrar las capas de hielo polar causando el derretimiento del glaciar.

38. El robot, denominado Cryobot, fue testeado ya en los a�os 60�s cuando formaba parte de una expedici�n internacional glageol�gica en�Groenlandia, alcanzando profundidades de perforaci�n de m�s de 1000m. Supuestamente, los cryobots est�n siendo probados en la�Ant�rtida. Se espera que alg�n desarrollo de estos robots sea capaz de penetrar las capas de hielo de la congelada luna de�J�piter,�Europa, para explorar el supuesto oc�ano que reside en el interior de la luna, el cual se especula que pueda albergar vida�extraterrestre.

39. Nada m�s, muchas gracias�