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domingo, 30 de octubre de 2016

Los impresionantes microbios que comen y defecan electricidad



Son microbios que desarrollaron una dieta mínima.
No se molestan en consumir alimentos, ni oxígeno. Lo único que necesitan para sobrevivir es energía eléctrica pura.
Muchas veces viven en fondos marinos fangosos o a lo largo de la orilla de ríos, y los biólogos pueden persuadirlos de salir de sus escondites metiendo un electrodo en el sedimento.
La bacteria más cercana al electrodo incluso desarrollará equivalentes biológicos a cables de electricidad, fuera de su cuerpo, para que otros microbios puedan conectarse a la fuente.
Se trata, efectivamente, de una red eléctrica viviente de la cual, además, todos podríamos beneficiarnos.
Entre otras cosas, es posible que suministre una forma efectiva de tratar desechos tóxicos.

Sin intermediarios

Parecen salidos de una novela de ciencia ficción, pero el comportamiento de esos microbios no es tan exótico como suena.


Todos los organismos sobre la Tierra, incluso los humanos, deben emplear energía para mantenerse vivos.
esa energía se presenta en la forma de electrones, las mismas partículas mínimas con carga negativa que crean una corriente cuando recorren cables eléctricos en un circuito.
Los humanos, conjuntamente con la mayoría de los otros organismos, obtenemos nuestros electrones del azúcar en la comida que ingerimos.
En una serie de reacciones químicas que suceden dentro de nuestras células, se liberan electrones que terminan fluyendo en oxígeno, el mismo oxígeno que acabamos de respirar por medio de los pulmones. Ese flujo de electrones es lo que da impulso a nuestros cuerpos.
Y eso significa que el reto es el mismo para todas las criaturas. Ya sea una bacteria unicelular o una ballena azul, tienen que encontrar una fuente de electrones y un lugar donde descargarlos para completar el circuito.

Sin oxígeno

Muchos organismos viven en ambientes con bajos contenidos de oxígeno y deben encontrar medios alternativos para descargar electrones.


Para algunos, eso significa “respirar” metales en vez de oxígeno.
En 1987, Derek Lovley y su laboratorio en la Universidad de Massachussetts, EE.UU., encontraron la primera de estas bacterias en las orillas del río Potomac, cerca de Washington DC.
Llamada Geobacter metallireducens, obtiene sus electrones de compuestos orgánicos.
La bacteria come desechos -incluyendo etanol- “respirando” hierro en vez de oxígeno, es decir pasando sus electrones a óxidos de metal que están fuera de la célula.
Lo hace por medio de cables mínimos especiales parecidos a pelos que sobresalen de la superficie de la célula, y que actúan en la misma forma que los alambres de cobre cuando conducen electricidad. Se les llama “nanocables microbianos”.
Y puede sobrevivir con fuentes de energía que no están disponibles para la mayoría de organismos vivos.
Hasta puede efectivamente “alimentarse” de contaminación, convirtiendo los compuestos orgánicos de derrames petroleros en dióxido de carbono.


También volviendo metales radioactivos solubles, como el plutonio y el uranio, en formas insolubles con menores probabilidades de contaminar las aguas subterráneas.
en ese proceso generan electricidad.

Reciclar y excretar

De hecho, algunos ven un futuro en el que dispositivos como teléfonos inteligentes sean alimentados por celdas de combustible microbianas que usen algas, orina o aguas residuales: lo último en energía reciclada.
“Algunos ven un futuro en el que dispositivos como teléfonos inteligentes sean alimentados por celdas de combustible microbianas que usen algas, orina o aguas residuales”
En 1988, un año después del descubrimiento de Lovley, el microbiólogo Kenneth Nealson, de la Universidad del Sur de California, encontró una segunda bacteria que excreta electrones en el lago Oneida en el estado de Nueva York.
La Shewanella oneidensis respira oxígeno cuando está disponiblepero en las fangosas orillas del lago donde es escaso, el microorganismo pasa sus electrones directamente al óxido de manganeso, generando un flujo constante de electricidad.
Y puede hacerlo con otros metales como el hierro.
Bajo el microscopio, la Shewanellaparece tener largas extensiones como pelos saliendo de su membrana exterior.
Al principio se pensó que conducía electrones como alambres de cobre, como en el caso de la Geobacter, pero resulta que los largos filamentos son solo conductivos al ser secados en un laboratorio.
En su lugar, la Shewanellaparece que lanza electrones fuera de sus células utilizando moléculas de transporte llamadas flavinas y proteínas en la membrana exterior llamadas citrocromos.

Más pura

Hay incluso bacterias que pueden cosechar electrones en su forma más pura, efectivamente “comiendo” electrones de los minerales y rocas.


En cierta forma, consiguen su energía eléctrica directamente del enchufe.
Annete Rowe, quien estudió con Nealson, encontró seis nuevas especies de bacterias en el fondo del océano que pueden vivir solo de la electricidad.
Rowe tomó muestras de sedimentos del puerto Catalina en la costa de California y les insertó electrodos. Luego varió el voltaje de los electrodos para ver si la bacteria “comería” los electrones del electrodo o descargaría electrones.
Y encontró que, cuando no hay otra fuente de alimento disponible, la bacteria tomaba electrones directamente de los electrodos.
En su hábitat natural, la bacteria probablemente toma los electrones directamente del hierro y azufre del lecho marino.
Se han encontrado otras muchas bacterias que esencialmente comen o excretan electricidad.

Vivir solo de eso

El “santo grial” sería una especie que pueda comer y excretar electrones, que pudiera existir completamente solo con electricidad, sin ninguna otra fuente de energía.


Lovley dice que ya han sido descubiertas. Apunta que algunas especies deGeobacter pueden transferir directamente electrones a electrodos y también aceptar directamente electrones entre sí.
En 2015 nos enteramos de que los microbios que se alimentan de electrones y los que los excretan pueden formar equipo y pasarse electrones entre sí, uniéndose en una red eléctrica común.
En el fondo del océano hay enormes reservas de metano, liberado por microbios que se alimentan de los restos de algas muertas y animales hundidos.
Si el metano se escapara hacia la atmósfera, el gas exacerbaría el calentamiento global, pero afortunadamente un consorcio de microbios parece mantenerlo bajo control.
“Uno de los más interesantes desarrollos es el concepto de la transferencia de electrones entre especies”, dice Lovley, “Esto permite que los microorganismos lleven a cabo reacciones que no podrían hacer individualmente”.

Cable de bacterias

Y Lovley también ha descubierto otras comunidades de bacterias que pueden pasarse electrones directamente entre sí.
En una versión más extrema del proceso, algunas se conectan para formar “cables” largos en lugares donde hay poco oxígeno.
Para hacer frente a esa situación, estas bacterias, que pertenecen a la familiaDesulfobulbaceaeforman cadenas, de una célula de diámetro, extendiéndose hasta alcanzar varios centímetros, una distancia enorme para un organismo que apenas llega a los tres o cuatro micrómetros.


La primera bacteria en la cadena toma electrones del sulfuro y los pasa a la siguiente hasta que la última en la cadena pasa finalmente los electrones al oxígeno.
Poder sobrevivir solo con electrones es un método inteligente cuando los recursos y la comidas son escasos, como puede ser la situación en el fondo del océano o en el subsuelo profundo.
Si hay vida en otros mundos como en Marte o en Europa, una de las lunas de Júpiter, probablemente existirán en ambientes de ese tipo.
Pero independientemente de si tal vida extraterrestre llega a encontrarse, el descubrimiento de las bacterias que comen y excretan electricidad es algo sumamente significativo.
Todo lo que necesitas es proporcionarles un electrodo sobre el cual pueden “respirar” electrones.
Así, tienen el potencial de robar electrones de desechos tóxicos, petroleros y nucleares, limpiando nuestra contaminación y generando electricidad en el proceso.
Nada mal para unos simples organismos unicelulares.