Los cristales producidos biológicamente ayudan a ciertas bacterias a detectar el campo magnético de la Tierra para simplificar la navegación.
Introducción
Al final del invierno, en algún lugar del Ártico, miras a tu alrededor para ver el baile del cielo nocturno con bandas de luz verde que se reflejan en la nieve debajo, pintando el paisaje blanco de un profundo jade.
La aurora, o luces del norte o del sur, se producen cuando las partículas de alta energía de las erupciones solares chocan contra las moléculas de gas en nuestra atmósfera. Y la luz que producen estas colisiones viaja a lo largo de líneas de campo magnético invisibles que envuelven a la Tierra en una red de espagueti llamada magnetosfera.
Cuando las partículas de alta energía chocan con las moléculas de nuestra atmósfera, las luces del norte y del sur encienden el cielo a lo largo de las líneas fluctuantes del campo magnético de la Tierra.
En este modelo de computadora de la Tierra (orientado de modo que su eje sea vertical), las líneas azules del campo magnético apuntan hacia adentro y las naranjas hacia afuera. La densa maraña de líneas existe dentro del núcleo de la Tierra.
Nuestro planeta es un imán gigante rodeado de un campo magnético llamado magnetosfera. Tenemos suerte de que existe, porque bloquea altos niveles de radiación que de otra forma penetrarían nuestra atmósfera y dañarían la vida en el planeta. La magnetosfera también nos permite orientarnos usando un compás.
Algunas de las primeras formas de vida de la Tierra también hicieron uso de este fenómeno y evolucionaron para tener pequeñas agujas de compás integradas en su interior. Algunas de estas bacterias magnetotácticas continúan siguiendo las líneas magnéticas invisibles del planeta.
La estrategia
El movimiento de estas bacterias acuáticas dirigido por el imán se llama “magnetotaxis”. No tira a las bacterias a lo largo del campo geomagnético tal como un imán atrae al metal, sino que alínea sus cuerpos unicelulares con esas líneas. Las bacterias siguen teniendo que mover sus flagelos para nadar hacia adelante o hacia atrás.
Bacterias magnetotácticas bajo un microscopio
En este video, un investigador usa un imán de mano para inducir cambios repentinos en la dirección de natación de las bacterias magnetotácticas.
Las bacterias nadan a través del suelo saturado y del barro en el fondo de las masas de agua dulce para encontrar qué lugares tienen menos oxígeno disuelto, y es ahí donde prosperan. Científicas y científicos creen que su movimiento impulsado por imanes simplifica la búsqueda de estas regiones porque disminuye el número de dimensiones en las que las bacterias deben buscar.
Las bacterias magnetotácticas tienen magnetosomas, que son organelos con membranas grasosas que rodean los cristales magnéticos de tamaño nano. Estos cristales varían en longitud desde los 35 a los 120 nanómetros, y cada tipo de bacteria generalmente forma o magnetita (Fe3O4) o greigita (Fe3S4). La ciencia solo ha descubierto un tipo de bacteria que forma ambos tipos de cristales.
Una cadena de doce partículas de magnetita (Fe3O4) actúa como una pequeña aguja de compás. (© 2010 Nature Education, todos los derechos reservados)
La mayoría de las bacterias tiene de 10 a 20 magnetosomas conectados en cadena. El magnetismo total de las cadenas es la suma de lo que cada cristal contribuye. El efecto aditivo forma un tipo de aguja de compás con más susceptibilidad a las líneas geomagnéticas. Los cristales por sí solos no tendrían suficiente fuerza magnética para hacerlo. Sin una fuerza magnética suficiente para superar fuerzas térmicas y mecánicas en el agua, las bacterias se alinearían con sus alrededores como lo hacen otras bacterias: al azar.
Las posibilidades
Las nanopartículas magnetitas, como las que se encuentran en las bacterias magnetotácticas, podrían convertirse en componentes críticos en muchas innovaciones de nanotecnología. Las “nanobombas” podrían repartir medicamentos a ciertas células específicas del cuerpo para mejorar su poder de sanación. Las nanomáquinas podrían buscar y destruir células cancerígenas para tratar a las personas con cáncer. Los nanogeneradores podrían crear electricidad de la energía cinética extraída de las moléculas de agua en las olas de mar o de moléculas de aire en las ráfagas de viento.
