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Nuevas formas en que los microbios pueden ayudar a los humanos a construir colonias en la Luna y Marte: investigación

Investigadores de la Universidad de California, Irvine, se sintieron motivados a buscar nuevas formas que revelen que los microbios podrían ayudar a los humanos a colonizar la Luna y Marte al estudiar el proceso bioquímico mediante el cual las cianobacterias absorben los nutrientes de las rocas en el desierto de Atacama en Chile. Los investigadores del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la UCI y del Departamento de Biología de Johns Hopkins utilizaron microscopía electrónica de alta resolución y técnicas avanzadas de espectroscopía de imágenes para obtener una comprensión precisa de cómo los microorganismos modifican tanto los metales naturales como las nanocerámicas sintéticas.

El factor clave, según los científicos, es que las cianobacterias producen biopelículas que disuelven las partículas magnéticas de óxido de hierro dentro de la roca de yeso, convirtiendo así la magnetita en hematita oxidada. Los hallazgos del equipo, que son objeto de una investigación publicada recientemente en la revista Materials Today Bio, podrían proporcionar un camino para nuevos métodos de biominería. 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 útil en ingeniería civil en entornos extremos, como los de la Luna y Marte.

«A través de un proceso biológico que evolucionó a lo largo de millones de años, los pequeños mineros excavan rocas y extraen los minerales necesarios para funciones fisiológicas, como la fotosíntesis, que les permiten sobrevivir», dijo el autor correspondiente David Kisailus, profesor de materiales en la UCI. . Ciencia e Ingenieria. «¿Podrían los humanos usar un enfoque bioquímico similar para obtener y manipular 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 en su hábitat rocoso», dijo el autor. .co. Jocelyn DeRugero, profesora asociada de biología en la Universidad de Baltimore. «Algunos de estos 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.

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«Las células de cianobacterias mejoraron la disolución de magnetita y la disolución de hierro a través de la producción de abundantes materiales poliméricos extracelulares, que conducen a la disolución y oxidación de magnetita a hematita», dijo DeRugero. Producción de ácido de hierro [iron-binding compounds generated by bacteria and fungi] Se mejoró en presencia de nanopartículas de magnetita, lo que sugiere su uso por parte de las cianobacterias para obtener hierro a partir de magnetita. “La forma en que los microorganismos procesan los minerales en su desolado hogar, dijo Kisailus, le hizo pensar en nuestras propias prácticas de minería y fabricación”. Minerales, a menudo terminamos con minerales que pueden presentar desafíos para la extracción de metales preciosos. Agregó: «Necesitamos mucho para poner estas materias primas en un procesamiento extremo para convertirlas en algo de valor». Esta práctica puede ser costosa tanto financiera como ambientalmente”.

Kisailus dijo que ahora está considerando un enfoque bioquímico utilizando isótopos naturales o sintéticos de hierro ferroso, enzimas y otras secreciones para procesar minerales donde actualmente solo funciona una gran trituradora mecánica. Y dando un salto desde aquí, dijo que también podría haber una manera de hacer que los microorganismos usen capacidades bioquímicas similares para producir un material de ingeniería bajo demanda en lugares inapropiados. «Lo llamo ‘moldear la luna’ en lugar de terraformar”, dijo Kiselos. «Si quieres construir algo en la luna, en lugar de incurrir en el gasto de que la gente lo haga, podríamos tener sistemas robóticos de impresión 3D y luego reconfigurar microbios. en algo valioso. Se puede hacer sin poner en peligro vidas humanas”. Agregó que los humanos no siempre necesitan usar métodos edisonianos para saber cómo hacer las cosas.

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«Este es el tema principal del laboratorio de materiales biomiméticos y nanoestructurados. ¿Por qué tratar de reinventar la rueda cuando la naturaleza la ha perfeccionado durante cientos de millones de años?» dijo Kisselos. «Solo tenemos que extraer los secretos y planos de lo que hace la naturaleza y aplicarlos o adaptarlos a lo que necesitamos». Favorito

(Esta historia no ha sido editada por el personal de Devdiscourse y se generó automáticamente a partir de un feed sindicado).