viernes, 26 de febrero de 2010

Como en Avatar bacterias forman redes electroquímicas

 
A la izquierda Nielsen estudia el sedimento, a la derecho vista en detalle. Créditos: Nils Risgaard-Peters.

Resultados que podrían haber sido sacados de una escena filmada en aguas profundas para Avatar, muestran como bacterias parecen transmitir corrientes eléctricas a través del suelo marino, conduciendo reacciones químicas vinculadas a distancias relativamente grandes.

Investigadores se percataron de este fenómeno cuando se hacían pruebas con los restos de sedimentos de otro experimento, tal suceso podría agregar nuevos conocimientos en los mecanismos para la biogeoquímica de la Tierra.

"El ciclo de los elementos y la vida en el fondo del mar, en el suelo y en cualquier otro lugar que tenga poca presencia de oxígeno - permitiría ayudarnos a comprender esos procesos", dijo el microbiólogo Lars Peter Nielsen, de la Universidad de Aarhus de Dinamarca, co-autor del estudio, publicado en el número que se publico el 24 de febrero en Nature.

El objetivo original del equipo de Nielsen era estudiar la conductividad no del fondo marino, sino de una especie de bacterias de azufre que se encuentran en el suelo de la bahía de Aarhus. Para ayudar a cuantificar la actividad química, los investigadores mantuvieron vasos de agua de mar y algunas de las bacterias de azufre libre de sedimentos para la comparación.

Después de los experimentos de composición, los vasos estaban casi olvidados. Luego, unas semanas más tarde, los investigadores notaron extraños patrones de actividad. Cambios en los niveles de oxígeno en el agua por encima de la capa superior de sedimentos fueron casi de inmediatamente seguidos por las fluctuaciones de químicos varias capas abajo. La distancia era tan grande, y el tiempo de respuesta tan rápido comparandolo con los métodos habituales de transporte de sustancias químicas -difusión molecular, o una lenta deriva de la concentración de mayor a menor - que no era posible explicarlo.

Al principio los investigadores estaban sorprendidos. Luego se dieron cuenta que el proceso cobraba sentido si se vinculaba con las bacterias en las capas superiores e inferiores. Cualquier cosa que afectara el procesamiento de oxígeno por las bacterias encima del sedimento también afectaría el sulfuro de microbios que estaban a continuación. Eso explicaría la aparente conexión y una interconexión eléctrica que explicaría la velocidad

"Tal hipótesis podría considerarse arriesgada", escribió Kenneth Nealson, un microbiólogo de la Universidad del Sur de California, en un comentario que acompaña la publicación en Nature. Una diferencia de media pulgada "no parece una gran distancia. Pero para una bacteria con longitud menor, la distancia equivaldría a unos 20 kilómetros en términos humanos".

En los últimos años, sin embargo, los científicos han encontrado especies de microbios con membranas exteriores usadas para el transporte de electrones, enzimas, o como conductores. Estas se utilizan en la experimentación sobre conducción de combustible en células microbianas, y se sabe que se encuentra en el lodo de la bahía de Aarhus. Los sedimentos también contienen pequeñas cantidades de pirita, un mineral conductor de la electricidad.

La capa superior de sedimentos también tuvo una baja concentración de iones de hidrógeno, algo que sólo podía explicarse a través de una reacción electroquímica, dijo Nielsen.

Nealson consideró los hallazgos "sorprendentes" y dijo que "pueden ser relevantes para la transferencia de energía y el flujo de electrones a través de muchos ambientes diferentes". Con el tiempo podrían usarse bacterias en sistemas basados en la biorremediación, la retención de carbono y la producción de energía.

Cuando le preguntaron si había visto la película "Avatar", con la participación de bosques electroquímicamente vinculados que almacenan los espíritus de los habitantes en un planeta-que simula ser una computadora biológica, Nielsen dijo: "Uno de mis colegas al ver esto, de inmediato me envió un mensaje: "¡Ustedes han descubierto el secreto de Avatar! vayan a verla" Las similitudes son impresionantes".

Continuó, "yo no creo que haya mucha exaltación en las redes que hemos visto aquí. Podría ser sólo sobre la energía. Sin embargo, existen conexiones ".

Referencias:

Brandon Keim, Deep-Sea Bacteria Form Avatar-Style Electrochemical Networks, Wired.
Lars Peter Nielsen, Nils Risgaard-Petersen, Henrik Fossing, Peter Bondo Christensen & Mikio Sayama, Electric currents couple spatially separated biogeochemical processes in marine sediment, Nature 465 (1071-1074 ).

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