Los microbios de Atacama podrían ayudarnos a colonizar Marte

Investigadores del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UCI y del Departamento de Biología de la Universidad Johns Hopkins utilizaron microscopía electrónica de alta resolución y técnicas avanzadas de imágenes espectroscópicas para obtener una comprensión precisa de cómo los microorganismos modifican tanto los minerales naturales como las nanocerámicas sintéticas. Un factor clave, según los científicos, es que las cianobacterias producen biopelículas que disuelven las partículas magnéticas de óxido de hierro dentro de las rocas de yeso, transformando posteriormente la magnetita en hematita oxidada.

“A través de un proceso biológico que ha evolucionado durante millones de años, estos pequeños mineros excavan rocas y extraen los minerales que son esenciales para las funciones fisiológicas, como la fotosíntesis, que permiten su supervivencia”, dijo el autor correspondiente David Kisailus, profesor de materiales de la UCI. Ciencia e Ingeniería. “¿Podrían los humanos usar un enfoque bioquímico similar para obtener y manipular los minerales que encontramos valiosos? Este proyecto nos ha llevado por ese camino”.

“Algunos de esos rasgos incluyen la producción de clorofila que absorbe fotones de color rojo lejano y la capacidad de extraer agua y hierro de los minerales circundantes”, agregó.

Kisailus dijo que la forma en que los microorganismos procesan los metales en su desolado hogar le hizo pensar en nuestras propias prácticas de minería y fabricación.

“Cuando extraemos minerales, a menudo terminamos con minerales que pueden presentar desafíos para la extracción de metales valiosos”, dijo. “Con frecuencia necesitamos someter estos minerales a un procesamiento extremo para transformarlos en algo de valor. Esa práctica puede ser económica y ambientalmente costosa”.

Kisailus dijo que ahora está considerando un enfoque bioquímico utilizando análogos naturales o sintéticos de sideróforos, enzimas y otras secreciones para manipular minerales donde actualmente solo funciona una gran trituradora mecánica. Y dando un salto desde aquí, dijo que también podría haber una forma de hacer que los microorganismos empleen capacidades bioquímicas similares para producir un material de ingeniería bajo demanda en lugares menos que convenientes.

“Lo llamo ‘formación lunar’ en lugar de terraformación”, dijo Kisailus. “Si desea construir algo en la luna, en lugar de pagar los gastos de que la gente lo haga, podríamos tener sistemas robóticos de medios impresos en 3D y luego hacer que los microbios lo reconfiguren en algo de valor. Esto podría hacerse sin poner en peligro vidas humanas”.

Agregó que los humanos no siempre necesitan usar enfoques edisonianos para descubrir cómo hacer las cosas.

“Este es el tema principal de mi Laboratorio de Biomimética y Materiales Nanoestructurados. ¿Por qué tratar de reinventar la rueda cuando la naturaleza la perfeccionó durante cientos de millones de años? Kisailus dijo. “Solo tenemos que extraer los secretos y los planos de lo que hace la naturaleza y aplicarlos o adaptarlos a lo que necesitamos”.

Referencias:

Wei Huang et al. Iron acquisition and mineral transformation by cyanobacteria living in extreme environments. Materials Today Bio. Science direct 2022. doi.org/10.1016/j.mtbio.2022.100493