Dos profesores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Estatal de Oregón (OSU) colaboran con la NASA en un proyecto para examinar el papel que desempeña la falta de gravedad en el crecimiento microbiano
Dorthe Wildenschild y Tala Navab-Daneshmand, dos profesores de la Universidad Estatal de Oregón (EE UU) enviarán especímenes a la Estación Espacial Internacional para ver cómo se desarrollan los biofilms -agregados de microorganismos que se adhieren entre sí y a las superficies- en «medios porosos parcial y variablemente saturados de agua», en este caso tierra húmeda y rocas donde el agua no está distribuida uniformemente y, por tanto, no siempre es fácilmente accesible para los microbios.
Según Wildenschild, aprender más sobre el desarrollo de los biofilms en medios porosos tiene repercusiones sociales en la Tierra a través de una serie de aplicaciones, en campos como la remediación de aguas subterráneas, el tratamiento de aguas y la ciencia del suelo y la agricultura. Además, los biofilms contribuyen en gran medida al que se ensucien dispositivos mecánicos y médicos, incluidos los implantes.
La nueva información sobre los biofilms que crecen en microgravedad también puede ayudar a comprender mejor el comportamiento microbiano alterado en el espacio, que puede afectar a los sistemas de ingeniería y a la salud humana en los vuelos espaciales tripulados, añadió.
La gravedad y la capilaridad
Los investigadores de ingeniería ambiental esperan que las muestras de la OSU puedan ser lanzadas a la estación espacial a través del transbordador espacial a finales del verano de 2025, y están planeando que parte del trabajo realizado en ellas por los astronautas se comunique en directo como parte de los eventos de divulgación STEM en el campus del Estado de Oregón.
«Aún no sabemos cuándo nos ofrecerán una plaza en un carguero espacial, pero probablemente necesitaremos más de un año y medio para preparar el envío de las muestras y los protocolos detallados para los astronautas», explica Wildenschild.
El proyecto prestará especial atención al equilibrio entre la capilaridad y las fuerzas gravitatorias en el crecimiento microbiano. La capilaridad es un fenómeno, impulsado en parte por la tensión superficial de un líquido, en el que un líquido asciende o desciende espontáneamente en un espacio estrecho, como un tubo delgado, o en los huecos de un material poroso.
Los investigadores quieren saber qué papel desempeña la capilaridad en el crecimiento de los biofilms y su evolución hasta convertirse en estructuras tridimensionales en el espacio poroso. La gravedad también desempeña un papel en ese crecimiento y evolución, y en la Tierra no pueden desconectar la gravedad para estudiar únicamente el papel de la capilaridad.
«Enviamos las muestras al espacio para eliminar la gravedad y poder entender mejor la interacción entre la gravedad y la capilaridad, y cómo cada una de estas fuerzas afecta al crecimiento y la arquitectura del biofilm», explica Wildenschild. «La investigación llevada a cabo en la ISS también ofrecerá la oportunidad de explorar objetos tridimensionales cuando las muestras se escaneen con microCT a su regreso a la Tierra para poder comparar los biofilms cultivados en presencia o ausencia de gravedad. Los escaneados en 3D darán a los espectadores la sensación de volar a través del objeto».
La hipótesis de los investigadores es que, basándose en el dominio del flujo -la interacción entre las fuerzas capilares, gravitatorias y viscosas-, pueden predecir qué tipo de biofilm crecerá: compacto, esponjoso, irregular, etc. La viscosidad afecta a la resistencia al flujo de un fluido.
«Podemos controlar la viscosidad y, desactivando la gravedad en el espacio, comparar las pautas de crecimiento con las obtenidas en la Tierra y, de este modo, desentrañar el papel que desempeña la gravedad frente a la capilaridad en la formación de biofilms», explica Wildenschild.
REFERENCIA
OSU, NASA partnership will send microbes to space to see how they grow in low gravity
