Las células bacterianas usan una impresionante gama de estrategias para crecer, desarrollarse y mantenerse. A pesar de su pequeño tamaño, estas máquinas especializadas interactúan unas con otras en formas intrincadas.
En una nueva investigación llevada a cabo en el Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona, Jonathan Badalamenti, César Torres y Rosa Krajmalnik-Brown exploran las relaciones de dos formas bacterianas importantes, lo que demuestra su capacidad para producir electricidad mediante la coordinación de sus actividades metabólicas. El grupo demuestra que la bacteria del azufre Chlorobium sensible a la luz verde puede actuar en conjunto con la Geobacter, bacteria generadora de electricidad. El resultado es una forma de generación de electricidad con respuesta a la luz.
Badalamenti , autor principal del proyecto, afirma que la Geobacter no es sensible por sí mismo a la luz, porque no es un organismo fotosintético. Por el contrario, la Chlorobium si es fotosintética e incapaz de llevar a cabo la forma de respiración necesaria para la producción de electricidad. Pero al poner estos dos organismos juntos, se obtiene tanto una respuesta a la luz y la capacidad para generar corriente.
Los electrones que la Geobacter adquiere de su compañera fotosintética Chlorobium se pueden medir y se recogen en forma de electricidad, usando un dispositivo conocido como celda de combustible microbiana (MFC por sus siglas en ingles), una especie de batería biológica.
Las celdas de combustible microbianas pueden algún día llegar a generar electricidad limpia de diversas corrientes de residuos orgánicos, simplemente mediante la explotación de las capacidades de transferencia de electrones de diversos microorganismos.
En este estudio, los investigadores exploran la posibilidad de aumentar la producción de electricidad en MFC mediante el examen de la función de respuesta a la luz de la Chlorobium. La configuración experimental resultante, en el que las bacterias sensibles a la luz juega un papel en la generación de energía, se conoce como celda fotoelectroquímica microbiana (MPC por sus siglas en ingles).
Los resultados experimentales del estudio sugieren el siguiente escenario: las bacterias Chlorobium recogen la energía de la luz con el fin de fijar el dióxido de carbono e impulsar su metabolismo. Durante las fases oscuras; sin embargo, las bacterias se sostienen cambiando la fotosíntesis por una fermentación oscura, utilizando la energía que han almacenado. Acetato se produce como un subproducto metabólico de esta fermentación en fase oscura.
Durante los períodos de oscuridad, la bacteria Geobacter gana electrones desde el acetato producido a través del metabolismo de la Chlorobium, transfiriéndolos al ánodo del MPC, produciendo de este modo corriente eléctrica. Cuando las dos comunidades bacterianas se ven obligadas a interactuar, quedaba claro que la Chlorobium estaba ayudando a alimentar a la Geobacter, de una manera sensible a la luz.
Los autores señalan que una de las ventajas atractivas de su estudio es que en vez de tener que medir los metabolitos o crecimiento celular ya sea microscopicamente o por medio de intermediarios químicos, el construir un sistema de cocultivo en el que una de las lecturas es la electricidad permite controlar el metabolismo en el sistema en tiempo real.
Otras cuestiones se referían a si la presencia de la Chlorobium puede proporcionar beneficios para la Geobacter en cultivos que ocurren naturalmente, no confinados en un MFC. En experimentos libres de ánodos el grupo demostró que la supervivencia misma de la Geobacter a falta de otras fuentes de electrones dependía de la presencia del acetato derivado de la Chlorobium.
Además de establecer un mecanismo para la generación de energía eléctrica sensible a la luz en un MFC o MPC, las investigaciones apuntan al potencial de estudios similares para esclarecer una serie de interacciones microbianas productoras de energía.
Los resultados experimentales del estudio sugieren el siguiente escenario: las bacterias Chlorobium recogen la energía de la luz con el fin de fijar el dióxido de carbono e impulsar su metabolismo. Durante las fases oscuras; sin embargo, las bacterias se sostienen cambiando la fotosíntesis por una fermentación oscura, utilizando la energía que han almacenado. Acetato se produce como un subproducto metabólico de esta fermentación en fase oscura.
Durante los períodos de oscuridad, la bacteria Geobacter gana electrones desde el acetato producido a través del metabolismo de la Chlorobium, transfiriéndolos al ánodo del MPC, produciendo de este modo corriente eléctrica. Cuando las dos comunidades bacterianas se ven obligadas a interactuar, quedaba claro que la Chlorobium estaba ayudando a alimentar a la Geobacter, de una manera sensible a la luz.
Los autores señalan que una de las ventajas atractivas de su estudio es que en vez de tener que medir los metabolitos o crecimiento celular ya sea microscopicamente o por medio de intermediarios químicos, el construir un sistema de cocultivo en el que una de las lecturas es la electricidad permite controlar el metabolismo en el sistema en tiempo real.
Otras cuestiones se referían a si la presencia de la Chlorobium puede proporcionar beneficios para la Geobacter en cultivos que ocurren naturalmente, no confinados en un MFC. En experimentos libres de ánodos el grupo demostró que la supervivencia misma de la Geobacter a falta de otras fuentes de electrones dependía de la presencia del acetato derivado de la Chlorobium.
Además de establecer un mecanismo para la generación de energía eléctrica sensible a la luz en un MFC o MPC, las investigaciones apuntan al potencial de estudios similares para esclarecer una serie de interacciones microbianas productoras de energía.
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