El Microcosmos del Suelo: La revolución de las Imágenes

Existen diversas disciplinas en las que las nuevas tecnologías para captar imágenes de alta resolución de los microcosmos  de cualquier tipo se encuentran revolucionando la forma de investigar respecto a las décadas precedentes. Tal hecho afecta tanto al universo biótico como al abiótico, desde los virus a las nanopartículas. Una buena parte de los secretos que ocultan los suelos obedecen a estructuras y procesos microscópicos. También sabemos que la extracción de los microorganismos y microfauna del suelo tan solo ofrecen una imagen distorsionada y pobre de la realidad, ya que buena parte de ellos pasan inadvertidos al no crecer (y como corolario ser imposibles de identificar) en los medios de cultivo usados en los laboratorio, tras los procesos de extracción de las muestras del suelo. No debemos olvidar que aunque actualmente puedan secuenciarse masivamente los ADN (código de barras genéticos) de la vida telúrica, seguimos obteniendo una información de caja negra, es decir no podemos observar a los propios bichitos en acción cuando interaccionan con otros, o el entorno físico en los que habitan. Más aun, recientemente, se ha descubierto que la acción de muchos minerales y sustancias en el suelo depende de sus tamaños, formas y rugosidades. Así por ejemplo, su potencial papel catalítico, u otro cualquier,a puede acaecer o no en función de tales parámetros para en un objeto de la misma composición. En consecuencia los importantes progreso realizados en la “escanería/ imaginería de los microcosmos abren nuevas puertas para progresar en la comprensión del sistema/ecosistema suelo en direcciones hasta ahora imposibles de recorrer. Más o menos, aunque siempre con retraso, esta autopista sigue los pasos de la imaginería del cuerpo humano en el ámbito de las ciencias biomédicas.

No obstante, permanece por resolver otro obstáculo, si bien, están dando los primeros pasos con vistas a romper tal barrera para la indagación científica. Se trata de visualizar en la medida de lo posible, los procesos tal cual ocurren in situ, que no en condiciones controladas de laboratorio”. Eso sí, cabe precisar que comienzan a estudiarse muestras grandes (por ejemplo un metro cúbico del suelo), lo más inalteradas posibles en los mentados laboratorios, de tal modo que los investigadores tienen la oportunidad de analizar muchos procesos e interrelaciones “en vivo y en directo”. Personalmente, investigadores norteamericanos me han mostrado, por ejemplo, películas en donde se observaba el transporte y/o retención de ciertos contaminantes a escala microscópica en donde se visionaban procesos sorprendentes y sumamente interesantes. Más tarde o más temprano, esta información básica tornará en aplicada, apta para resolver numerosos problemas que afectan al ambiente y salud humana.

Desde otro punto de vista, comienza a experimentarse la utilidad de diversos trazadores que ayudarán a conocer el destino de muchas sustancias y microrganismos en sus viajes desde los suelos a las aguas freáticas y su surgencia de nuevo hasta aflorar en manantiales.

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El riesgo de las natotecnología y sus noparticulas para la fertilidad de los suelos y la seguridad alimentaria. Fuente: eNews Park Forest

A pesar de todo, personalmente, soy de la opinión de que estamos lejos de poder echar las campanas al vuelo, ya que tal instrumentación, hoy por hoy, resulta ser extremadamente onerosa de adquirir, estando exclusivamente al alcance de unos pocos investigadores/laboratorios privilegiados, ampliando la brecha ya enorme que existe entre la ciencia de los países ricos y pobres a no ser que (…), ¿qué?: Si siempre existen soluciones, empero nuestra miopía nos impide intentar cerrar tal brecha norte/sur.

Cuando una institución e incluso un país no disponen de capital suficiente con vistas a adquirir la instrumentación más novedosa nada debería impedir que pudieran saltar por encima del muro llegando acuerdos para elaborar centros transnacionales que si pudieran y cuya principal misión estribase en dar servicio a los países que constituyeron tal consorcio. La investigación astronómica suele basarse en el uso de telescopios y otras infraestructuras enormemente onerosas, que tan solo son posibles con una financiación y mantenimiento multinacionales. Lo mismo es cierto si nos fijamos en las indagaciones del mundo subatómico, como es el caso de loa aceleradores de partículas. Se trata de iniciativas viables cuando existe voluntad política para ello. Y es aquí en donde los nacionalismos mal entendidos y las rencillas que generan, a menudo, impiden que muchos países puedan alcanzar o permanecer en la vanguardia de la investigación científica. ¿Corre por ejemplo esto en América Latina? ¡Pues va a ser que sí!. Empero también entra en juego la idiosincrasia de los investigadores de cada disciplina científica. En diversas ciencias, existe desde hace décadas la costumbre de lograr este tipo de equipamiento y colaboraciones transnacionales mientras que en otras no. Lamentablemente en el caso de la edafología no podemos alardear de tal talente, impidiendo que surja y prospere el talento.

Ya os he comentado que, la Critical Zone Exploration Network  (CZEN), (ver algunos de los post incluidas en nuestra categoría “La Zona Crítica Terrestre y el Futuro de la Edafología”) es un ejemplo de red internacional en donde, en sus alertas electrónicas, leo algunos tibios intentos de los científicos del suelo por cooperar y colaboran con vistas a ampliar la frontera de nuestra disciplina. Sin embargo, la mayor parte de los colegas no saben de lo que hablo. Todo el mundo puede apuntarse y recibir información “diaria” a cerca de todo lo relacionado con esta red internacional. Os rogaría a los más reacios que hicierais el esfuerzo de seguirla, al menos una temporada, con vistas a disipar dudas. Francamente lo que leo me genera una enorme envidia. Los latinos somos muy dados a lamentarnos de nuestra suerte y subsumirnos en disputas, mientras el talente colaborativo suele brilla por su ausencia. ¡Así nos va!

Juan José Ibáñez                           

Científicos utilizan los “ojos” de alta tecnología para espiar a un mundo microscópico

Por Jan Suszkiw
12 de agosto de 2013

Los científicos del ARS están produciendo imágenes muy ampliadas y de la más alta resolución de un mundo no visto previamente, tales como esta micrografía electrónica de barrido de un oocisto de Cryptosporidium en el estoma de una hoja de espinaca

Imágenes de alta resolución producidas por científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) en la Unidad de Microscopía Electrónica y Confocal (ECMU por sus siglas en inglés) mantenida por el ARS en Beltsville, Maryland, están proveyendo una vista sin precedente de un mundo extraordinario.

Las imágenes de especímenes y muestras ampliadas cientos de miles de veces han sido imprescindibles para los investigadores realizando estudios de nuevas especies de plagas o patógenos que representan una amenaza a la agricultura de EE.UU.

En el campo de la seguridad alimentaria, el uso de las imágenes ha ayudado a revelar los mecanismos usados por bacterias, hongos y parásitos para infectar las hortalizas, según Gary Bauchan, director de la ECMU. La unidad es parte del ARS, el cual es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés).

Los otros científicos del ARS en Beltsville rutinariamente utilizan la pericia de Bauchan y sus colegas para crear imágenes de todos tipos de especímenes y muestras.

Por ejemplo, cuando un patólogo de plantas en la Unidad de Investigación de Plantas Florales y Plantas de Viveros mantenida por el ARS en el Arboreto Nacional de EE.UU. pidió ayuda del grupo, el resultado fue una imagen en tres dimensiones de cómo los virus se extienden de las venas de hojas a las células dentro de las hojas. Esta imagen, la cual fue generada utilizando los virus marcados con fluorescencia y un microscopio confocal Zeiss 710 de barrido laser (CLSM por sus siglas en inglés) demostró cómo los virus se mueven dentro de una hoja, y esta imagen fue representada en la portada de la revista ‘Journal of General Virology‘ (Revista de Virología General) de noviembre del 2012.

Además del CLSM, los investigadores tienen un microscopio electrónico de barrido de baja temperatura (LTSEM por sus siglas en inglés), un microscopio electrónico de barrido de presión variable, dos microscopios electrónicos de transmisión y un microscopio de video Hirox Digital. Estos microscopios también tienen cámaras digitales para acelerar la entrega de las imágenes a los investigadores.

Según Bauchan, cada microscopio ofrece capacidades únicas, pero requiere el manejo especial para preparar especímenes y muestras antes de hacer las imágenes. Para los estudios sistemáticos de los ácaros, los investigadores usan el LTSEM. En este procedimiento, se tiene que congelar el espécimen del acara en temperaturas de menos 321 grados Fahrenheit y cubrir el ácaro con platino. Este proceso captura el ácaro precisamente y permite una inspección detallada de sus rasgos microscópicos, su comportamiento y su interacción con su ambiente.

Lea más sobre los investigadores de la ECMU y sus actividades en la revista ‘Agricultural Research’ de agosto del 2013.

Científicos identifican nematodos que tienen potencial para combatir las termitas

Por Jan Suszkiw,
20 de agosto de 2012

Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) han identificado especies de nematodos que invaden el cerebro de termitas y por consiguiente podrían servir como agentes de control biológico contra las termitas. Hay otros nematodos que invaden el cerebro de la tarántula.

La termita subterránea de Formosa, la cual es originaria de Asia, se alimenta en la celulosa de los árboles, las vigas de edificios, y otras fuentes de sustento. Este insecto invasor causa pérdidas de más de 1 mil millones de dólares anualmente en EE.UU. a causa de daños, reparaciones, y costos de control.

No es nueva la idea de usar el control biológico control esta termita, pero las especies de nematodos estudiadas hasta ahora no han sido eficaces, según Lynn Carta, quien es patóloga de plantas en el Laboratorio de Nematología mantenido por el ARS en Beltsville, Maryland. ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés).

Desde el 1999, Carta ha identificado siete especies de nematodos aislados de los cadáveres de termitas subterráneas de Formosa por Ashok Raina (ahora retirado), quien era entomólogo en el Centro de Investigación de la Región del Sur mantenido por el ARS en Nueva Orleans, Luisiana. Otros especímenes identificados por Carta fueron colectados de termitas enfermas o muertas originarias de Uzbekistán. Hay más detalles sobre este estudio en ‘International Journal of Nematology‘ (Revista Internacional de Nematología).

Carta y sus colegas tienen un interés particular en las bacterias que tienen una asociación simbiótica con los nematodos. En un caso, una especie de nematodo llamada Poikilolaimus y su “cómplice” bacteriano fueron aislados de las cabezas de algunas termitas subterráneas de Formosa, y es posible que el microbio ponga enferma los insectos en el campo. Según Carta, la asociación bacteriana plantea un aspecto interesante: utilizar los nematodos como vectores para llevar los patógenos a los insectos, en vez de utilizar los nematodos ellos mismos como agentes de control biológico, el cual es el enfoque tradicional.

En otro estudio todavía en curso, Carta implicó una especie de nematodo llamado Panagrellus en la muerte de las tarántulas como mascotas. Ella sospecha que un insecto y una levadura podrían tener un papel, y tiene interés en esta posibilidad porque este resultado podría revelar una nueva asociación ecológica que podría llevar a enfoques novedosos al control de los insectos plagas.

Lea más sobre esta investigación en la revista ‘Agricultural Research’ de agosto del 2012.

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