Descubriendo la vida oculta: científicos exploran los túneles subacuáticos de la Península de Yucatán

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.

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.

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.

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.

“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.

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.

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.

“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.

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. En la imagen aparece la buceadora Vlada Dekina. Foto: Natalie Gibb