Vehículo de exploración espacial impulsado por microbios

William Márquez

BBC Mundo, Washington

La Geobacter sulfurreducens se alimenta del óxido de metales y produce electrones por fuera de su cuerpo.

Científicos del Laboratorio de Investigación Naval en Washington, Estados Unidos (NRL, por sus siglas en inglés), están desarrollando un vehículo para la exploración de las superficies de otros planetas impulsado por energía producida por microbios.

Los microbios, conocidos por su nombre científico Geobacter sulfurreducens, descomponen metales y generan electricidad a través de procesos metabólicos.

La innovadora fuente de energía podría expandir la capacidad de exploración de los vehículos en ambientes hostiles, aunque el descubridor de esta especie de bacteria cuestiona si, en las actuales circunstancias, podrían producir suficiente energía para esta tarea.

Óxido y electrones

El doctor Lovley descubrió las geobacter en los sedimentos del río Potomac, en Washington.

El Geobacter sulfurreducens fue descubierto en el sedimento del río Potomac, que bordea Washington, por el doctor Derek Lovley, profesor de microbiología de la Universidad de Massachusetts.
"Estas bacterias consumen el óxido de minerales para su energía de la misma manera en que nosotros usamos el oxígeno del aire", explicó.
"Cuando publicamos el artículo en Science (una revista científica) en 2002, descubrimos que despiden electrones por fuera de su organismo", lo que las convierte en una fuente de energía eléctrica.
El trabajo del doctor Lovley está financiado por la fuerza naval y la aplicación original del descubrimiento se concentraba en la generación de energía para dispositivos electrónicos en el fondo del mar.

Con solo enterrar un electrodo de grafito en el sedimento marino para que fuera colonizado por geobacter, las bacterias producirían electricidad que sería transmitida por una conexión a otro electrodo.

"El gran beneficio es que se evita el difícil y costoso proceso cambiar baterías tradicionales en un lugar remoto", señaló Lovley. "Los dispositivos podrían operar casi que para siempre sin tener que cambiar baterías".

Del mar al espacio

Lo que ahora intenta hacer el Laboratorio de Investigación Naval es transferir ese concepto a vehículos que son enviados a explorar otros planetas.
"La meta es demostrar una fuente de energía más eficiente y confiable para impulsar pequeños vehículos robóticos en lugares donde la intervención humana es inexistente", declaró en un comunicado el doctor Gregory P. Scott, director del proyecto.

El prototipo que desarrolla el NRL solo pesaría unas dos libras -aproximadamente un kilogramo- y estaría diseñado para misiones de larga duración y donde no sería práctico enviar los tradicionales vehículos de exploración que la NASA lanzado a Marte y que dependen de baterías de plutonio o paneles solares.

La MFC impulsaría vehículos de exploración planetaria mucho más pequeños que los que actualmente utiliza NASA.

La fuente de energía se describe como pila de energía microbiana (MFC, por sus siglas en inglés).
Según el laboratorio naval, la MFC fue seleccionada por su larga duración, dada la capacidad de los microorganismos de reproducirse y la alta densidad de energía de las bacterias comparado a las fuentes tradicionales como los iones de litio.

Consumo energético

Derek Lovley cuestiona, sin embargo, qué tanta energía podrían generar los microbios que estarían encapsulados en un sistema autosuficiente con un contenido limitado de óxido del cual alimentarse.
"Su potencia es relativamente baja y nuestras investigaciones se han concentrado básicamente en transformar las bacterias, mediante ingeniería genética, para incrementar los niveles de corriente que producen", expresó.
Pero el doctor Scott, científico en robótica espacial del NRL, explica en su comunicado que el objetivo es desarrollar un sistema óptimo de bajo consumo eléctrico.

La fuerza naval lleva décadas colaborando con la NASA en la exploración espacial.

"Las baterías microbianas combinadas con dispositivos electrónicos de muy bajo consumo y con mínimos requerimientos para la movilidad abordan ese vacío en la tecnología energética aplicable a sistemas robóticos, especialmente los de las misiones planetarias".
El doctor Scott recibió financiación de un fondo de Conceptos Innovadores Avanzados de la NASA (NIAC, por sus siglas en inggés) para adelantar la fase inicial del proyecto.
No es la primera vez que la agencia aeroespacial y la fuerza naval de Estados Unidos participan conjuntamente un misiones espaciales.
La oficina de Investigación Naval rompió el récord de ascenso de un globo tripulado a gran altitud en los años 50, considerado el precursor de los viajes espaciales.

 Tomado de:
http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/01/120113_ciencia_tecnologia_vehiculo_combustible_bacteria_wbm.shtml

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Los humanos también somos microbios

Geoff Watts y Michelle Martin

BBC, Frontiers

Todos y cada uno de nosotros tenemos más células microbianas en el cuerpo que humanas.

Mucha gente justificadamente siente un fuerte antagonismo contra las 100 billones de microbios que viven en el cuerpo. Pero, ¿deberíamos estar peleando con nuestras bacterias?

No, dicen cada vez más doctores y científicos, quienes piensan que entender los organismos que viven en las superficies internas y externas de nuestro cuerpo puede ayudarnos a comprender aspectos vitales de enfermedades graves, desde la cardiopatía hasta el cáncer.
Nuestros microbios nos ayudan a digerir la comida en nuestros estómagos, producen humectantes naturales en nuestra piel y sintetizan vitaminas en nuestro intestino.
¿No es hora entonces de que hagamos las paces y los aceptemos como parte nuestra?
"Cuando uno mira a una persona no los ve, pues a simple vista son invisibles. Pero si uno toma todos los microbios que están en el cuerpo y sencillamente hace la cuenta, tenemos diez veces más células microbianas que células humanas", señala Lita Proctor, la coordinadora del multimillonario Proyecto del Microbioma Humano (HMP, por sus siglas en inglés).
"Tenemos que empezar a concebirnos como superorganismos", declara Julie Segre, del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano de Estados Unidos.
 

Siempre juntos

Es una idea intrigante: un "superorganismo" que se compone de uno mismo y sus microbios. A dondequiera que uno vaya, ellos van; cuando uno se alimenta, también los está alimentando a ellos... hasta evolucionamos juntos. Son los otros genomas que nos componen.
"Los genomas de las bacterias, junto con el genoma humano, son parte del verdadero contenido genético de un ser humano", dice Segre.
Ya invertimos una vasta cantidad de dinero decodificando uno de esos genomas: el humano. Nuestros microbios, sumados, tienen más genes que nosotros.
Pero teniendo en cuenta que vivimos en contacto íntimo con ellos, es difícil que nos entendamos a nosotros mismos sin entenderlos a ellos.
El HMP se propone catalogar 3.000 de los microbios de nuestro cuerpo y secuenciar sus genes.

Malos y buenos

La teoría de los investigadores es que hemos coevolucionado con nuestros microbios para poder defender a nuestros cuerpos de los patógenos.
Los geneticistas quieren entender qué constituye una comunidad microbiana y qué ocurre cuando el grupo es invadido por bacterias "malas".
El HMP considera al conjunto de microbios de una persona como la formación de una comunidad, así que en vez de explorar a cada uno de ellos individualmente, están estudiando a nuestros microbios y su material genético colectivamente: analizan la manera en que funciona esta fecunda masa como un grupo, como un mocrobioma.
"El concepto de que los microbios habitan en nuestros cuerpos es nuevo pues tendemos a pensar en ellos como gérmenes. Pero concebirlos sólo como gérmenes limita nuestra capacidad de comprender lo que realmente hacen, así que necesitamos un término que realmente incluya toda clase de microbios -bacterias, hongos, virus, etc.- que viven en nosotros y que en efecto son parte nuestra", explica Proctor.

Metagenómica

El estudio de los genes como comunidades enteras es conocido como metagenómica "Hay dos maneras en las que los científicos manejan todos los datos que resultan de los análisis en laboratorios", señala Proctor.
"La primera es crear un catálogo de lo encontrado. Cuáles y cuántas especies habitan en qué parte del cuerpo. Pero ahora estamos empezando a aprender que no sólo importa quién está ahí sino qué está haciendo. Si bien es cierto que hay diez veces más células macrobianas en el cuerpo que células humanas, también lo es que hay entre 100 y 200 veces más genes microbianos que humanos".
Estamos hablando de entre 10 y 20 millones de genes microbianos.
"Esos genes están ahí por alguna razón. Así que hay otra línea de investigación que cataloga de acuerdo a qué microbios encuentran los científicos y en dónde, y tratan de deducir que función tiene la comunidad como tal", explica la coordinadora.
Y ésa es una particularidad importante del proyecto. Aspira no sólo a determinar cuáles microbios están presentes sino también qué están haciendo.

Dame y toma

Que los microbios presentes en nuestros intestinos o gargantas puedan afectar nuestra salud es algo que comprendimos desde que nació la microbiología misma. Pero la relación íntima entre la superficie de nuestro cuerpo y los microbios que viven en ellas podría sorprendernos.

Desde el estómago hasta el cerebro, desde la boca hasta el corazón, hordas de organismos que llevamos con nosotros pueden estar haciendo mucho más de lo que sospechamos.
Harry Flint, de la Universidad de Aberdeen, en el Reino Unido, es asesor científico de MetaHIT, el proyecto europeo de metagenómica que se concentra en estudiar el intestino humano, donde viven unos dos kilogramos de microbios.
Flint apunta que, en el intestino, la relación entre nosotros y nuestras bacterias es mutualmente beneficiosa.
"Les ayudamos porque vamos y buscamos alimentos y ellas se benefician particularmente de la parte de la comida que nosotros no podemos digerir, así que les damos donde vivir, un lugar cálido, húmedo, protegido".
Por su lado, aunque algunas de las bacterias pueden ser malignas y causar enfermedades, "afortunadamente la mayoría de ellas son 'amistosas' y tienden a excluir a las malas", señala Flint.
"Además proveen productos metabólicos, como vitaminas y ácidos grasos que usamos como fuentes de energía y que también nos hacen sentir satisfechos y pueden ayudar a prevenir el cáncer", añade.

Promesa

Por otro lado, nuevas investigaciones indican que microbios patógenos pueden estar implicados en una gran variedad de dolencias, entre ellas la obesidad, la cardiopatía, el cáncer, el Alzheimer, la artritis y el autismo.
Así que resulta irresistible conjeturar que la metagenómica permite plantear la posibilidad de que eventualmente podremos intervenir y lograr que más de ellos actúen a nuestro favor.
Alentando a las bacterias 'amables' y desalentando a las 'desagradables' podría, algún día, ayudar a prevenir enfermedades.
"Una de las metas finales es usar la información que está emergiendo de las investigaciones para usar racionalmente el microbioma en distintas terapias", le dice a la BBC Claire Fraser-Liggett, directora del Instituto de Ciencias del Genoma de la Universidad de Maryland, Estados Unidos.
Mucha gente conoce ya el concepto de 'probióticos' -el ingerir bacterias 'buenas' para inducir un equilibrio adecuado en el estómago- pero, aunque hay cientos de años de precedentes del uso de estos organismos, hay muy poco conocimiento científico sobre qué hacen", explica.
Y Lita Proctor coincide: "Yo creo que la idea de intervenciones microbianas promete porque, si uno se pone a pensar, nuestra composición genética es heredada, pero nuestro microbioma es adquirido así que es una parte nuestra más maleable, más mutable".
"Es difícil hacer terapia genética, pero no lo es tanto hacer terapia microbiana. Así que quienes trabajan en este campo creen que hay muchas posibilidades de hacer tratamientos profilácticos, preventidos. Y creo que la filosofía está tendiendo hacia la prevención de las enfermedades, en vez de su tratamiento", concluye.

http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2011/07/110701_microbios_humanos.shtml

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