{"id":89086,"date":"2010-01-01T00:00:00","date_gmt":"2010-01-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2010\/01\/01\/bacterias-electrizantes\/"},"modified":"2017-01-31T15:45:47","modified_gmt":"2017-01-31T17:45:47","slug":"bacterias-electrizantes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/bacterias-electrizantes\/","title":{"rendered":"Bacterias electrizantes"},"content":{"rendered":"
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ESTELLA ATEKWANA\/OKLAHOMA STATE UNIVERSITY<\/span>Bajo el suelo: filamentos conectan ejemplares de la bacteria Shewanella oneidensisESTELLA ATEKWANA\/OKLAHOMA STATE UNIVERSITY<\/span><\/p><\/div>\n

Un relleno sanitario o un terreno inundado de petr\u00f3leo producto de derrame de un oleoducto, lejos est\u00e1n de ser ambientes favorables a la vida, desde el punto de vista humano. Pero, para ciertas bacterias, el suelo contaminado con este tipo de sustancias puede representar un banquete, toda vez que los microorganismos logran usar residuos ricos en materia org\u00e1nica como fuente de energ\u00eda. Por cierto, esta actividad microbiana puede ser incluso bastante deseable. Sucede que al alimentarse, las bacterias degradan compuestos org\u00e1nicos y ayudan en la limpieza de \u00e1reas contaminadas. El geof\u00edsico brasile\u00f1o Carlos Alberto Mendon\u00e7a y colaboradores de Estados Unidos y Europa creen que es posible descubrir cu\u00e1ndo entran en acci\u00f3n las bacterias sin necesidad de escarbar el suelo. En los \u00faltimos a\u00f1os hallaron indicios de que el banquete bacteriano deja en el suelo una trama de material conductor de electricidad bastante sutil, pero detectable con la ayuda de equipamientos relativamente sencillos. Si nuevos experimentos confirman la ocurrencia de este fen\u00f3meno \u2013 llamado por los investigadores biogeobater\u00eda \u2013, el rastreo de la corriente el\u00e9ctrica puede convertirse en una herramienta \u00fatil para indicar los sitios donde los microorganismos est\u00e1n ayudando a eliminar\u00a0 contaminantes del suelo y aqu\u00e9llos en los cuales la acci\u00f3n bacteriana no est\u00e1 logrando hacer la limpieza.<\/p>\n

Los investigadores presentan un modelo que explica el funcionamiento de estas biogeobater\u00edas en un art\u00edculo que saldr\u00e1 publicado en poco tiempo m\u00e1s en la revista cient\u00edfica JGR-Biogeosciences<\/em>. A decir verdad, este concepto constituye una extensi\u00f3n de un fen\u00f3meno geof\u00edsico ya muy bien establecido y estudiado: las geobater\u00edas, seg\u00fan comenta Mendon\u00e7a, profesor del Instituto de Astronom\u00eda, Geof\u00edsica y Ciencias Atmosf\u00e9ricas de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IAG-USP). \u201cEsta anomal\u00eda el\u00e9ctrica es a menudo asociada a la presencia de minerales conductivos en el subsuelo, en especial sulfuro de hierro o sulfuro de cobre\u201d, explica. \u201cPor eso mismo se convirti\u00f3 en un indicio importante para la prospecci\u00f3n mineral, principalmente en la miner\u00eda de cobre.\u201d<\/p>\n

Las geobater\u00edas surgen cuando en el subsuelo hay contacto de agua con una masa de mineral met\u00e1lico extendi\u00e9ndose m\u00e1s en la direcci\u00f3n vertical (de lo m\u00e1s playo a lo m\u00e1s profundo) que en la horizontal. En esas condiciones, la fracci\u00f3n m\u00e1s superficial de la masa met\u00e1lica entra en contacto con una mayor cantidad de ox\u00edgeno del aire, mientras que la m\u00e1s profunda permanece en una situaci\u00f3n de cuasi anoxia (ausencia de ox\u00edgeno). La diferencia de concentraci\u00f3n de ese elemento qu\u00edmico favorece la transformaci\u00f3n de la energ\u00eda qu\u00edmica en energ\u00eda el\u00e9ctrica: es la llamada reacci\u00f3n de reducci\u00f3n-oxidaci\u00f3n, o redox, en la cual uno de los compuestos le transfiere part\u00edculas de carga el\u00e9ctrica negativa (electrones) al otro. En el caso del mineral met\u00e1lico, la regi\u00f3n en contacto con el aire pierde electrones (sufre oxidaci\u00f3n) y la m\u00e1s profunda los gana (sufre reducci\u00f3n). El flujo de electrones genera una corriente cuyo efecto, el potencial el\u00e9ctrico, puede detectarse con la ayuda de un par de electrodos y un volt\u00edmetro.<\/p>\n

Hasta hace pocos a\u00f1os, la detecci\u00f3n de este tipo de anomal\u00eda suministraba una pista interesante sobre la presencia de minerales en el suelo. Pero no se sab\u00eda nada sobre la posible relaci\u00f3n de este fen\u00f3meno con la biodiversidad microsc\u00f3pica hallada en la tierra. Este conocimiento empez\u00f3 a cambiar con los datos provenientes del relleno sanitario de Entressen, en el sur de Francia. En un art\u00edculo de 2003 publicado en Geophysical Research Letters<\/em>, el equipo de Andr\u00e9 Revil \u2013 investigador de la Escuela de Miner\u00eda de Colorado, Estados Unidos, y de la Universidad de Savoia, Francia, con quien Mendon\u00e7a colabora \u2013 demostr\u00f3 la existencia de anomal\u00edas el\u00e9ctricas muy similares a las geobater\u00edas en el relleno de Entressen.<\/p>\n

Lo que se vio en Entressen fue despu\u00e9s observado en otros lugares: en las cercan\u00edas de una refiner\u00eda en Berre, tambi\u00e9n en el sur de Francia, donde se hab\u00eda producido un derrame de crudo; y en una antigua central de gas natural en Portadown, Irlanda del Norte, donde el suelo y la capa fre\u00e1tica fueron contaminadas por compuestos org\u00e1nicos, luego de la desactivaci\u00f3n de la central. El potencial el\u00e9ctrico detectado era de centenas de milivoltios, una tercera parte de lo que es producido por una pila com\u00fan. Parece poco, \u201cpero la corriente asociada es\u00a0 considerable\u201d, dice Mendon\u00e7a.<\/p>\n

En todos estos casos, era natural esperar la acci\u00f3n de microorganismos sobre las mol\u00e9culas org\u00e1nicas que contaminaban el suelo. Por cierto, en Berre se sab\u00eda que hab\u00eda biodegradaci\u00f3n del petr\u00f3leo. Si la anomal\u00eda el\u00e9ctrica estaba presente, tal vez no fuera demasiado arrojo proponer que los microorganismos tuvieran algo que ver con ella. \u201c\u00c9se es el gran desaf\u00edo, la gran pregunta que queremos responder\u201d, afirma Mendon\u00e7a.<\/p>\n

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CELIO MESSIAS\/AE<\/span>Depositos de la basura: una fuente de energ\u00eda para las bacterias que degradan los compuestos org\u00e1nicosCELIO MESSIAS\/AE<\/span><\/p><\/div>\n

Se\u00f1ales de que el grupo estaba en el camino correcto surgieron de otro trabajo, publicado en 2007 en Geophysical Research Letters<\/em> por el equipo de Yuri Gorby, del Instituto J. Craig Venter, Estados Unidos. Gorby y sus pares hab\u00edan descubierto que la bacteria Shewanella oneidensis era capaz de producir filamentos de tan s\u00f3lo 100 nan\u00f3metros (millon\u00e9simas de mil\u00edmetro) de espesor, conductores de electricidad. De acuerdo con este estudio, los filamentos podr\u00edan funcionar como cables el\u00e9ctricos, por los cuales las bacterias lanzar\u00edan los\u00a0 electrones que sobrasen de su metabolismo al suelo, en donde podr\u00edan ser absorbidos por minerales.<\/p>\n

En el trabajo de 2007, el equipo de Gorby dio un paso m\u00e1s. Los investigadores llenaron una columna con arena mojada para simular en laboratorio una capa de suelo. Despu\u00e9s pusieron microbios en la mezcla y observaron qu\u00e9 suced\u00eda. D\u00edas despu\u00e9s vieron que hab\u00eda surgido una corriente el\u00e9ctrica que atravesaba el suelo artificial de abajo hacia arriba. Tambi\u00e9n verificaron que una red de filamentos un\u00eda las bacterias. El grupo plante\u00f3 que el enmara\u00f1ado era el encargado de hacer que esa especie de bater\u00eda microbiana funcionase. Seg\u00fan Mendon\u00e7a, si esa red de filamentos llegase a la escala de metros de longitud, permitir\u00eda explicar las observaciones realizadas en terrenos contaminados.<\/p>\n

\u201cHasta ahora nadie ha logrado cuestionar experimentalmente el trabajo de 2007, pero muchos microbi\u00f3logos lo critican pues les parece imposible que la transmisi\u00f3n de electrones entre las bacterias pueda llegar a tener efectos en la escala de los metros\u201d, explica el geof\u00edsico da USP. \u201cPara ellos, deber\u00eda haber p\u00e9rdida de energ\u00eda y la transmisi\u00f3n deber\u00eda suceder a lo sumo entre pocas bacterias.\u201d<\/p>\n

Sin embargo, Mendon\u00e7a y sus colegas creen que la disipaci\u00f3n de energ\u00eda puede\u00a0 ser mucho menos severa, lo que har\u00eda factible la idea de que ciertas especies de bacterias, como la Shewanella oneidensis,<\/em> estar\u00edan involucradas en las biogeobater\u00edas. \u201cSin eso es muy dif\u00edcil explicar la se\u00f1al el\u00e9ctrica que detectamos\u201d, dice. El modelo desarrollado por el equipo de Mendon\u00e7a se inspira en las llamadas c\u00e9lulas de combustible bacterianas, bien estudiadas ya en laboratorio, para explicar el funcionamiento de las biogeobater\u00edas. Tal como en las c\u00e9lulas de combustible, las mol\u00e9culas org\u00e1nicas del suelo contaminado les servir\u00edan de combustible a las bacterias, que transferir\u00edan electrones de un polo a otro de la bater\u00eda. Como en las geobater\u00edas, el flujo de electrones surgir\u00eda de las \u00e1reas m\u00e1s hondas y an\u00f3xicas rumbo a la superficie, m\u00e1s oxigenada. \u201cAs\u00ed tendr\u00edamos un enmara\u00f1ado de nanoclables con propiedades el\u00e9ctricas producido por esa comunidad microbiana que electrificar\u00eda de cierta forma buena parte de la Tierra\u201d, compara Mendon\u00e7a.<\/p>\n

El grupo que Mendon\u00e7a integra ahora necesita datos m\u00e1s robustos a favor de su modelo. Un camino para obtenerlos es poner a prueba las ideas en estudios de campo. El equipo tienen dos \u00e1reas en vista: un sitio en donde hubo un derrame de petr\u00f3leo en Estados Unidos; y un relleno, del tama\u00f1o de una manzana y 6 metros de profundidad, cerca del r\u00edo Pinheiros, en S\u00e3o Paulo. \u201cEn el relleno se arrojan los\u00a0 detritos luego de la flotaci\u00f3n y la centrifugaci\u00f3n realizadas para disminuir la cantidad de contaminantes en un tramo del r\u00edo\u201d, explica el investigador de la USP. \u201cDesafortunadamente, en ese caso, se limpia una cosa [el r\u00edo] y se ensucia otra [el suelo].\u201d<\/p>\n

Si la hip\u00f3tesis del grupo estuviera correcta, ser\u00eda posible detectar una firma el\u00e9ctrica diferente a distintas profundidades del suelo: reacciones de reducci\u00f3n que ocurren en las regiones m\u00e1s profundas del \u00e1rea contaminada y de oxidaci\u00f3n m\u00e1s arriba; todo mediado por la trama de microorganismos interconectados. \u201cTendremos que ver si es posible verificar ese efecto directamente, porque esos terrenos muchas veces tienen una complejidad espacial que puede obstaculizar el an\u00e1lisis\u201d, acota Mendon\u00e7a.<\/p>\n

En caso de que el experimento funcione, la detecci\u00f3n de biogeobater\u00edas en terrenos contaminados puede convertirse en un indicador de que en esos lugares existen condiciones favorables para la degradaci\u00f3n natural de contaminantes. En tanto, la ausencia de corriente el\u00e9ctrica puede significar que, abandonada su la propia suerte, la naturaleza no ser\u00e1 capaz de descomponer el contaminante. \u201cEn ese caso, la contaminaci\u00f3n podr\u00eda durar siglos y har\u00eda necesaria una intervenci\u00f3n directa para resolver el problema\u201d, afirma. Bastar\u00eda con pinchar con los electrodos el suelo para poder diferenciar un escenario del otro.<\/p>\n

Mendon\u00e7a recuerda que muchos investigadores consideran posible que la trama electrificada formada por las bacterias sea un elemento antiguo de la biosfera \u2013 surgido hace m\u00e1s de dos mil millones de a\u00f1os, cuando la atm\u00f3sfera de la Tierra era m\u00e1s pobre en ox\u00edgeno y los microorganismos consum\u00edan\u00a0el hierro del suelo para generar energ\u00eda y mantenerse vivos. Y comenta: \u201cEs incre\u00edble encontrar un proceso que quiz\u00e1s se remonte al surgimiento de la atm\u00f3sfera actual del planeta en algo tan moderno como el suelo contaminado, por decirlo de alguna manerta\u201d.<\/p>\n

El Proyecto<\/strong>
\nAparato de laboratorio para simular campos de potencial espont\u00e1neo en el perfilado geof\u00edsica de pozos (n\u00ba 06\/06956-5<\/a>);\u00a0Modalidad\u00a0<\/strong>Auxilio Regular a Proyecto de Investigaci\u00f3n;\u00a0Coordinador\u00a0<\/strong>Carlos Alberto Mendon\u00e7a \u2013 IAG\/USP;\u00a0Inversi\u00f3n\u00a0<\/strong>R$\u00a021.988,37 (FAPESP)<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nREVIL, A.\u00a0et al<\/em>.\u00a0Understanding biogeobatteries: where geophysics meets microbiology<\/a>.\u00a0JGR-Biogeosciences<\/strong>. Special issue.\u00a0En prensa.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El origen de la electricidad hallada en terrenos contaminados\r\n ","protected":false},"author":40,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[278,304,309],"coauthors":[139],"class_list":["post-89086","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-biologia-es","tag-fisica-es","tag-geologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89086","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/40"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=89086"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/89086\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=89086"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=89086"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=89086"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=89086"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}