(NC&T)En la investigación han participado Jennifer L. Macalady (profesora de geociencias en la Universidad Estatal de Pensilvania), Greg K. Druschel (profesor de Geología en la Universidad de Vermont), Daniel S. Jones (de la Universidad Estatal de Pensilvania), Daniel Eastman (Universidad de Vermont), y Lindsey Albertson (Universidad Brown).

Las biopelículas de las cuevas son más simples que la población microbiana presente en muchos suelos, que puede ascender a cientos de miles de especies. Algunas biopelículas de las cavernas tienen muy pocas especies, entre diez y veinte. Las más complejas tienen de 100 a 1000.

Los investigadores estudiaron el sistema de cuevas de Frasassi, en Italia. La existencia de azufre en el ambiente permite a estas biopelículas crecer.

La mayoría de las cuevas cársticas (a base de caliza moldeada por el agua) se forman cuando las aguas de lluvia y de escorrentía permean las cavernas desde arriba. El agua y el dióxido de carbono se mezclan para formar pequeñas cantidades de ácido carbónico, un ácido muy débil, que erosiona las paredes de caliza de las cuevas. En las cavernas sulfurosas, el agua entra desde abajo, arrastrando sulfuro de hidrógeno. Los microbios en las biopelículas usan el azufre como fuente de energía y producen como desecho metabólico ácido sulfúrico, un ácido muy fuerte.

Los sistemas de cuevas de ácido carbónico pierden casi 1 centímetro de pared cada mil años, mientras que los sistemas de cuevas de ácido sulfúrico pierden casi 6 centímetros en el mismo tiempo. Los investigadores están interesados en la configuración de las biopelículas y en cómo procesan el azufre.

Las biopelículas están hechas de finas capas de especies microbianas que pueden ser muy diferentes. Todas requieren agua, pero algunas biopelículas viven en las charcas, lagos y arroyos de las cavernas, y otras habitan en las paredes húmedas. Las capas en contacto directo con la superficie de la roca usan el oxígeno y el sulfuro de hidrógeno para producir ácido sulfúrico. Las capas exteriores también lo hacen, pero como existen capas intermedias, allí hay oportunidades para los microbios anaerobios, aquellos para los que el oxígeno resulta tóxico. Estas capas intermedias pueden convertir el ácido sulfúrico en sulfuro de hidrógeno, creando un ciclo completo del azufre en unos pocos micrones.

(Biopelículas creciendo en las paredes de una cueva. ) (Foto: Daniel S. Jones, Penn State) En las biopelículas dentales (placas dentales), los microbios instalados directamente sobre los dientes son los que producen los ácidos que causan caries, mientras que aquellos que viven en el nivel superior crean las condiciones apropiadas para que los microbios que producen ácido sobrevivan. Los estratos de las biopelículas de las cuevas también ocupan diferentes nichos. Como las biopelículas de las cavernas son relativamente simples, será más fácil relacionar a las diversas especies de microbios presentes con la geoquímica involucrada. Aunque este trabajo no se ha completado aún, los investigadores están haciendo importantes avances. Por ejemplo, Druschel ha empleado la voltametría con microelectrodos para tratar de determinar con exactitud cuáles de los estratos de las biopelículas producen los ácidos. Al comprender cómo las biopelículas de las cuevas disuelven el carbonato de calcio, también podría comprenderse cómo otras biopelículas disuelven el fosfato de calcio en los dientes, y el acero del casco de los barcos.