Minería biomimética: Los mineros del suelo a la conquista de Marte
Fuente: Colaje imágenes Google
Cuando comenzamos la andadura en nuestra bitácora, era más fácil detectar noticias en Internet acerca de los suelos y/o regolito marcianos y signos de vida (o fósiles y evidencias que potencialmente podrían albergar en su interior). Afortunadamente, con el paso del tiempo las ciencias del suelo retornaron a ser tan importantes como lo fueron hasta la década de los años 70 del siglo XIX, volviendo a ser respetadas y visualizándose en los medios de comunicación, con frecuencia. Sin embargo, el tema de cómo llegar a habitar permanentemente otros cuerpos celestes como la Luna y Marte que, los tenemos cerquita, sigue acaparando interés. Personalmente soy muy terrenal y prefiero las indagaciones mundanamente terrestres. En cualquier caso, hoy os mostramos otra noticia relacionada con la Terraformación (ver nuestro post Ingeniería Planetaria: Ecopoyesis, Terraformación y Para-Terraformación) aunque mejor sería cambiar la denominación, según el Planeta o satélite implicado. ¿Como se puede crear u obtener oxígeno en los cuerpos a colonizar? ¿Cómo lograr la fotosíntesis a la hora de poder consumir vegetales que allí se puedan cosechar? Muchos proyectos se han financiado sobre este tema, y a menudo en el Desierto de Atacama. También cabe señalar que esta nueva entradilla se encuentra estrechamente relacionada con otra que ya editamos en su momento: “La Vida dentro de las Rocas”, la cual os recomiendo leer para abundar “exactamente” en el mismo tema.
La única objeción que puedo hacer sobre este trabajo deviene de que el tema no es nuevo. Ya sea por “los plumillas de la prensa”, o el ego de los propios investigadores, existe una nauseabunda tendencia en la indagación científica actual, a poner el caballo detrás de la carreta. Es decir, alguien aporta algo puntual y lo expone como si todo lo anterior también fuera fruto de sus propias indagaciones, algo habitual en el mundo de la tecnociencia. Ya hablemos de biopelículas o biofilms, cianobacterias, Chroococcidiopsis, o minería biomimética, se trata de temas que han aparecido con anterioridad en la prensa científica. Lo que nadie puede discutir a estas alturas, es que la habitabilidad de Marte o las colonias que allí fundemos en el futuro (si no destruimos nuestro planeta Tierra con anterioridad) pasa ineludiblemente por generar un suelo capaz de ir desarrollando los servicios ecosistémicos indispensables. Y con tal motivo los organismos que habitan en los suelos terrestres serán ineludiblemente vitales. Ya sabemos: se demanda una edafología planetaria. Os dejo pues con la noticia, y algunos post previos de nuestra cosecha, también relacionados con el tema.
Juan José Ibáñez
Continúa………….
Post Previos relacionados con el tema
La vida en La Tierra versus Marte
Ingeniería Planetaria: Ecopoyesis, Terraformación y Para-Terraformación
Formación de Horizontes Edáficos en Marte: Casi Confirmado
Ciencia del Suelo y Astrobiología
Los mineros microbianos podrían ayudar a los humanos a colonizar la Luna y Marte
por Brian Bell, Universidad de California, Irvine
David Kisailus, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UCI, sostiene un modelo de magnetita cristalina. Él y sus colegas investigadores descubrieron que los microbios que viven en el desierto de Atacama en Chile transforman la magnetita en una fase diferente de óxido de hierro llamada hematita en el proceso de adquirir el hierro que es necesario para su supervivencia en un ambiente hostil. Crédito: Steve Zylius / UCI
El proceso bioquímico por el cual las cianobacterias adquieren nutrientes de las rocas en el desierto de Atacama en Chile ha inspirado a los ingenieros de la Universidad de California, Irvine, a pensar en nuevas formas en que los microbios podrían ayudar a los humanos a construir colonias en la Luna y 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.
Los hallazgos del equipo, que son objeto de un artículo publicado recientemente en la revista Materials Today Bio, podrían proporcionar un camino para nuevos métodos de minería biomimética. Los autores también dijeron que ven los resultados como un paso hacia el uso de microorganismos en la impresión 3D a gran escala o la fabricación aditiva a una escala que es útil en ingeniería civil en entornos hostiles, como los de la Luna y Marte.
«A través de un proceso biológico que ha evolucionado durante millones de años, estos pequeños mineros excavan rocas, extrayendo los minerales que son esenciales para las funciones fisiológicas, como la fotosíntesis, que permiten su supervivencia«, dijo el autor correspondiente David Kisailus, profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UCI. «¿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».
El desierto de Atacama es uno de los lugares más secos e inhóspitos de la Tierra, pero Chroococcidiopsis, una cianobacteria que se encuentra en muestras de yeso recolectadas allí por el equipo de Johns Hopkins, ha desarrollado «las adaptaciones más sorprendentes para sobrevivir a su hábitat rocoso«, dijo la coautora Jocelyne DiRuggiero, profesora asociada de biología en la Universidad de Baltimore.
«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.
Usando microscopios electrónicos avanzados e instrumentos espectroscópicos, los investigadores encontraron evidencia de los microbios en el yeso al observar cómo se transformaron los minerales contenidos en su interior.
«Las células de cianobacterias promovieron la disolución de magnetita y la solubilización del hierro mediante la producción de abundantes sustancias poliméricas extracelulares, lo que llevó a la disolución y oxidación de la magnetita a hematita», dijo DiRuggiero. «La producción de sideróforos [compuestos de unión al hierro generados por bacterias y hongos] se mejoró en presencia de nanopartículas de magnetita, lo que sugiere su uso por las cianobacterias para adquirir hierro de la magnetita».
Kisailus dijo que la forma en que los microorganismos procesan los metales en su hogar desolado 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 monetaria y ambientalmente costosa«.
Kisailus dijo que ahora está considerando un enfoque bioquímico utilizando análogos naturales o sintéticos a 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 manera de lograr 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 quieres construir algo en la luna, en lugar de pasar por el gasto 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 ha perfeccionado durante cientos de millones de años?» Dijo Kisailus. «Solo tenemos que extraer los secretos y planos de lo que hace la naturaleza y aplicarlos o adaptarlos a lo que necesitamos».
Más información: Wei Huang et al, Adquisición de hierro y transformación mineral por cianobacterias que viven en ambientes extremos, Materials Today Bio (2022). DOI: 10.1016/j.mtbio.2022.100493
Operado por University of California, Irvine