Formas de vida que viven en la pura energía eléctrica
A diferencia de cualquier otra vida en la Tierra, hay bacterias que utilizan la energía en estado puro, que comen y respiran electrones, y están por todas partes.
La Geobacter . Derek Lovley / SPL
Referencia: NewScientist.com .
"Meet the electric life forms that live on pure energy"
por Catherine Brahic
Pega un electrodo al suelo, bombea electrones hacia abajo, y entonces vendrán: Células vivas que se alimentan de electricidad. Sabemos de bacterias que sobreviven sobre diversas fuentes de energía, pero nada tan extraño como esto. Le hace a uno pensar en el monstruo de Frankenstein, traído a la vida mediante energía galvánica, salvo que estas "bacterias eléctricas" son muy reales y aparecen en todo el lugar.
A diferencia de cualquier otro ser vivo sobre la Tierra, las bacterias eléctricas utilizan la energía en estado puro, la electricidad desnuda en forma de electrones cosechados a partir de rocas y metales. Ya conocíamos dos tipos, la Shewanella y la Geobacter. Ahora, los biólogos demuestran que pueden atraer a muchos más de las rocas y el lodo marino tentándolas con un poco de jugo eléctrico. Los experimentos de cultivos de bacterias en electrodos de batería demuestran que estas novedosas y alucinantes formas de vida están básicamente comiendo y excretando electricidad.
Eso no debería sorprendernos demasiado, dice Kenneth Nealson, de la Universidad del Sur de California, Los Angeles. Sabemos que la vida, cuando hierve, es un flujo de electrones: "Tú come azúcares que tienen exceso de electrones, respiras el oxígeno que voluntariamente se los lleva". Nuestras células descomponen los azúcares, y los electrones fluyen a través de un complejo conjunto de reacciones químicas hasta que pasan al oxígeno hambriento de electrones.
En el proceso, las células crean ATP, una molécula que actúa como una unidad de almacenamiento de energía para casi todos los seres vivos. Mover los electrones alrededor es la clave para crear ATP. "La vida es muy inteligente", dice Nealson. "Se da cuenta de cómo extraer electrones de todo lo que comemos y mantenerlos bajo control". En la mayoría de los seres vivos, el cuerpo empaqueta los electrones en moléculas capaces de transportarlos de forma segura a través de las células hasta verterlos al oxígeno.
"Esa es la manera de crear toda nuestra energía y es lo mismo para cada organismo de este planeta", señala Nealson. "Los electrones deben fluir a fin de obtener la preciada energía. Esta es la razón de que si alguien ahoga a otra persona, ésta morirá en cuestión de minutos. Cuando se para el suministro de oxígeno, los electrones ya no pueden fluir."
El descubrimiento de las bacterias eléctricas demuestra que algunas formas muy básicas de la vida pueden acabar con los intermediarios azucarados y manejar la energía en su forma más pura, electrones recolectados en la superficie de los minerales. "Parece realmente extraño, en cierto sentido, casi extraterrestre."
El equipo de Nealson es uno de los pocos que ahora están cultivando estas bacterias directamente sobre electrodos, las mantienen vivas con electricidad y nada más, nada de azúcares ni ningún otro tipo de nutrientes. El equivalente en alta peligrosidad en los seres humanos, dice, sería para nosotros como encender metiendo los dedos en un enchufe eléctrico.
Para cultivar estas bacterias, el equipo acumula sedimentos del fondo del mar, los trae de vuelta al laboratorio, y los inserta en los electrodos.
Lo que primero midieron fue el voltaje natural de los sedimentos, antes de aplicar uno ligeramente distinto. Un voltaje ligeramente superior ofrece un exceso de electrones, y uno ligeramente inferior significa que el electrodo aceptará fácilmente electrones desde cualquier sitio dispuesto a pasarlos. Las bacterias de los sedimentos pueden "comer" electrones de una tensión más alta, o "respirar" electrones del electrodo de tensión inferior, generando así una corriente. Esa corriente es recogida por los investigadores como una señal del tipo de vida que han capturado.
"Básicamente, la idea es coger sedimentos, pegar electrodos dentro y luego preguntar, 'OK, a quien le gusta esto?'", comenta Nealson.
En la conferencia de geociencias Goldschmidt en Sacramento, California, el mes pasado, Shiue-lin Li, del laboratorio de Nealson, presentó los resultados de los experimentos de cultivo con estos ‘respiradores de electricidad’ en sedimentos recogidos del puerto de Santa Catalina en California. Yamini Jangir, también de la Universidad del Sur de California, presentó experimentos separados de cultivos de estos respiradores eléctricos recogidos de un pozo en el Valle de la Muerte, en el desierto de Mojave, en California.
En la Universidad de Minnesota, en St Paul, Daniel Bond y sus colegas, han publicado experimentos demostrando que podían cultivar un tipo de bacteria que cosecha electrones de un electrodo de hierro (mBio, doi.org/tqg). Esta investigación, dice el supervisor de Jangir, Moh El-Naggar, puede ser el ejemplo más convincente que tenemos hasta ahora de estos comedores de electricidad crecen con un suministro de electrones, sin añadir ningún tipo de alimento.
Pero Nealson dice que aún queda mucho más por venir. Su estudiante de doctorado, Annette Rowe, ha identificado hasta ocho tipos diferentes de bacterias que consumen electricidad. Y esos resultados están siendo entregados para su publicación.
Nealson está particularmente emocionado de que Rowe haya encontrado tantos tipos de bacterias eléctricas, todas muy diferentes entre sí, y ninguna de ellas como la Shewanella o la Geobacter. "Esto es enorme. Lo que significa que hay todo un particular mundo de microbios del que nada sabíamos."
El descubrimiento de esta biosfera oculta es precisamente la razón por la que Jangir y El-Naggar quieren cultivar bacterias eléctricas. "Estamos utilizando electrodos para imitar sus interacciones", señala El-Naggar. "El cultivo de los 'incultivables', si se quiere". Los investigadores planean instalar una batería dentro de una mina de oro en Dakota del Sur, para ver lo que pueden encontrar viviendo allí.
La NASA también está interesada en las criaturas que viven bajo tierra, porque tales organismos a menudo sobreviven con muy poca energía y pueden sugerir modos de vida en otras partes del sistema solar.
Las bacterias eléctricas podrían tener usos prácticos aquí en la Tierra, como la creación de biomáquinas capaces de hacer tareas útiles, como la limpieza de aguas residuales o de aguas subterráneas contaminadas, mientras trazan su propia energía desde su entorno. Nealson los llama dispositivos auto-energéticos, o SPUDs..
Aparte de eso, otra actividad muy interesante es el uso de bacterias eléctricas para investigar cuestiones fundamentales acerca de la vida, como saber cuál es el mínimo de energía necesaria para mantener la vida.
Necesitamos una siguiente fase de experimentos, indica Yuri Gorby, microbiólogo en el Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, Nueva York: las bacterias son cultivadas entre dos electrodos, y ellas comen efectivamente electrones de un electrodo usándolos como fuente de energía, y desechándolos en el otro electrodo.
Gorby cree que no tardarán en descubrirse otras células bacterianas que comen y respiran electrones. "Una bacteria eléctrica criada entre dos electrodos podría mantenerse prácticamente para siempre", aduce Gorby. "Si nada toman para comer o destruir, entonces, teóricamente, debería ese organismo poder mantenerse indefinidamente."
También es posible variar el voltaje aplicado a los electrodos, variando el potencial enérgico sobre estas células, hasta llegar al punto de ese mínimo absoluto para mantenerse vivas. En ese estado, las células no serían capaces de reproducirse o crecer, pero sí podrían ejecutar reparaciones en la propia maquinaria de la célula. "Para ellos, la energía serviría para mantener la vida, mantener la viabilidad", señala Gorby.
¿Cuánto jugo se necesita para mantener una bacteria que vive de la electricidad? Responder a esa pregunta, sería responder a una de las preguntas existenciales más fundamentales que tenemos.
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- Video: Electric bacteria connect to form wires .
- Imagen: La Geobacter . Derek Lovley / SPL
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