sábado, 24 de marzo de 2012

Microbios, los mineros del futuro


Desierto de Atacama
Bacteria. La palabra nos hace pensar inmediatamente en infección. O en yogurt.
Pero en Chile, un grupo de científicos está utilizando las bacterias para extraer cobre, un mineral del que depende en gran medida la economía del país.
La demanda de cobre aumenta constantemente. El cobre tiene múltiples usos. Se emplea en la fabricación de cables eléctricos y líneas telefónicas, en techos, en joyería y hasta en suplementos nutritivos.
Este metal se originó hace millones de años dentro de la Tierra y a través de una serie de procesos geológicos se fue acercando a la superficie.
Para extraerlo, normalmente hace falta excavar.
Luego, para separar el cobre del resto del material rocoso hay que molerlo, pulverizarlo, someterlo a altísimas temperaturas y añadirle compuestos químicos tóxicos.
Estos métodos convencionales emplean grandes cantidades de energía, lo cual los hace costosos, y por lo tanto se usan sólo en sitios donde se cree que la concentración de cobre es lo suficientemente elevada como para justificar el gasto de su extracción.
Estos sitios no abundan, y es por esta razón que los microbios pueden llegar a cumplir un rol crucial para obtener de una manera más económica y efectiva este metal, que representa cerca del 70% de las exportaciones chilenas.

Microbios al rescate

Laboratorio
En el pasado había depósitos que contenían hasta un 30% de cobre. Ahora, muchos tienen una concentración de entre un 1% y un 1,8%.
Pero incluso cuando se estima que una mina contiene rocas con una alto grado de concentración, el material que se obtiene no siempre es bueno.
Esto, hasta la llegada de los mineros en miniatura: los microbios.
Biosigma es una empresa de biotecnológica establecida por Codelco, una corporación estatal chilena y la compañía de minería de cobre más grande del mundo junto la con la japonesa Nippon Metals & Mining.
Basada en las afueras de Santiago, Biosigma es una de las pocas compañías de biominería que hay en el mundo.
En el laboratorio principal, químicos y biólogos en delantales blancos y anteojos protectores trabajan transfiriendo coloridos líquidos de botellones a tubos de ensayo y llevando a cabo numerosas pruebas frente a un horno abierto.
Todas las probetas, los contenedores y los tanques están llenos de microbios: las bacterias Acidithiobacillusferrooxidans y Acidithiobacillus thiooxidans sirven para mejorar la extracción del cobre y reducir los costos operativos.
"Sabemos que los métodos convencionales de minería no se usan para los materiales con baja concentración, que sencillamente se descartan..
Por eso la única manera de extraer cobre de ellos es aplicando nuevos conocimientos y técnicas, en este caso, biotecnología", explica Ricardo Badilla, director ejecutivo de Biosigma.
Mediante el uso de bacterias se puede extraer hasta un 90% del metal en un socavón, en vez de sólo un 60%, añade.

Técnica

¿Pero cómo ayudan los microbios a extraer el cobre de la roca?
La clave del éxito está en usar los microorganismos que están presentes naturalmente en las minas.
"Estas bacterias no necesitan mucho para hacer su trabajo. Usan aire, oxígeno y CO2, y usan el mineral mismo como fuente de energía", explica Pilar Paddar, directora de Investigación y Desarrollo de Biosigma.
"Estas bacterias no necesitan mucho para hacer su trabajo. Usan aire, oxígeno y CO2, y usan el mineral mismo como fuente de energía"
Pilar Paddar, Directora de Investigación y Desarrollo de Biosigma
Si dejas una mina sola, los microorganismos eventualmente liberarían el cobre de las rocas, pero eso llevaría cientos de años, añade.
Para acelerar el proceso, los científicos usan la biolixiviación.
Las rocas que contienen cobre se colocan dentro de una fuente con ácido. Después se le añaden las bacterias que cambian esta solución que desarma la roca y libera el cobre en forma líquida.
Después de un proceso electroquímico especial, se lo transforma en metal sólido para que pueda usarse en las distintas aplicaciones industriales.

La minería del futuro

Algunos llaman a la biominería la minería del futuro.
De hecho, es mucho más económica y verde que la minería tradicional: genera menos emisiones de CO2 y consume menos agua que la tecnología convencional.
Además, las sustancias químicas tóxicas utilizadas en la minería tradicional pueden ser muy dañinas para el medio ambiente. Mientras que con la biomninería no hay riesgo de accidentes ya que las bacterias están presentes en los minas y no son patogénicas.
La biominería ya se practica en varios países, incluyendo Sudáfrica, Brasil y Australia. En total, cerca del 20% de la producción mundial de cobre se obtiene mediante la biolixiviación.
Esta técnica no se limita al cobre, también se emplea para extraer oro y uranio. También tiene otras aplicaciones: los científicos están investigando cómo usar microbios para limpiar la contaminación que produce la minería.
Pero Gabriel Rodríguez, director de Energía, Ciencia y Tecnología e Innovación del Ministerio de Relaciones Exteriores de Chile, dice que se necesita ayuda para desarrollar esta tecnología.
"Todavía no hay suficientes microorganismos para hacer el trabajo. Hace falta más investigación", afirma.
"Esa es la apuesta que Chile ha estado haciendo en los últimos años. Pero también estamos exportando esta tecnología, para que el mundo pueda pasar de explotar recursos naturales a añadirles valor con su ayuda".
Mineros
Tras 69 días, los minerosde Copiapó fueron rescatados con vida.
Si funciona, un día será posible extraer cobre sin necesidad de hacer grandes excavaciones. Sólo hará falta que los mineros perforen dos agujeros para inyectar la solución llena de microbios, y recolectar luego el líquido que contiene el cobre.
Esta alternativa también permitiría salvar vidas. Según estimados, unas 12.000 personas mueren al año en accidentes mineros.
Los 33 mineros que pasaron 69 días atrapados a 700 metros de profundidad en la mina de cobre y oro de Copiapó en 2010 tuvieron suerte en salir con vida. Pero no todos los accidentes encuentran un final feliz.

FUENTE: BBC  Tecnología

Una alternativa para todos aquellos que la necesitan

Órganos humanos fabricados a medida

Mano artificial
Aunque demore, los científicos creen que llegarán a dominar la técnica para hacer crecer una mano en el laboratorio.
Aunque parezca increíble, un equipo de investigadores está haciendo crecer órganos en su laboratorio.
En la actualidad, las listas de espera para recibir un órgano de un donante son extremadamente largas.
Muchos pacientes mueren porque los órganos nunca llegan y aquellos que tienen la suerte de recibir una donación, deben pasarse la vida tomando inmunodepresores para evitar que su propio cuerpo rechace el órgano extraño.
Para evitar estos dos problemas, los médicos están tratando de hacer crecer nuevas partes corporales con las células madres de los mismos enfermos.
Anthony Atala, Director del Instituto de Medicina Regenerativa del Centro Médico Bautista Wake Forest, en Carolina del Norte, Estados Unidos, ha hecho grandes avances en la construcción de vejigas y uretras.
Él divide el proceso de construir tejido en cuatro niveles de complejidad.
  • Estructuras planas, como la piel, que son las más fáciles. Están hechas por lo general de un sólo tipo de célula.
  • Tubos, como los vasos sanguíneos y las uretras, tienen dos clases de células y actúan como conductos.
  • Órganos huecos no tubulares, como la vejiga y el estómago, que tienen estructuras y funciones más complejas.
  • Órganos sólidos, como el hígado, el corazón y los riñones. Son los más complicados, tienen muchas clases de células y más problemas con el suministro de sangre.
"Hemos logrado implantar en seres humanos los primeros tres. Pero no hay ejemplos de órganos sólidos porque eso es mucho más complejo", dijo Atala a la BBC.

Constructores de vejigas

Su técnica para construir vejigas consiste en tomar primero una muestra de tejido de la vejiga que se va a reparar, de un tamaño aproximado de media estampilla.
Después de un mes, se hace crecer una gran cantidad de estas células en el laboratorio. Mientras tanto, se construye una estructura con la forma del órgano o la parte del mismo que será reemplazada.
"Recubrimos la estructura, como si estuviésemos haciendo la capa de una torta. Depositamos las células sobre la estructura en la posición correcta, una capa a la vez", explicó el experto.
Luego se introduce este "pastel" en un horno que reproduce las condiciones del interior del cuerpo por dos semanas. Cuando se la retira del horno, la nueva vejiga ya está lista para implantarse en el cuerpo.
Eventualmente el cuerpo absorbe la estructura.

Órganos grandes

Una cosa es crear una estructura para la vejiga, pero otra muy distinta es elaborar la de un corazón.
Uno de los problemas que plantean los órganos grandes es cómo conectar las arterias, los vasos capilares y las venas para garantizar el suministro de sangre que mantiene al órgano vivo.
Por eso, los científicos están investigando la descelularización, un proceso que implica extraer las células originales de un órgano donado para reemplazarlas por células nuevas del paciente que va a recibir el órgano.
Estructura de vejiga
Hace falta crear primero una estructura para formar la vejiga.
Martin Birchall, cirujano de la University College de Londres, participó en una serie de trasplantes de tráquea hechos de esta forma.
La técnica empleada por Birchall comienza con el lavado de la tráquea donada. Se lava la tráquea en una especie de lavarropas. Después de varios ciclos de lavado con encimas y detergentes, se eliminan las células del donante.
Lo que queda es una red de proteínas -mayormente colágenos y elastinas- que le dan la estructura a la tráquea. Se ve y se siente como una tráquea, pero sin células.
Los pasos siguientes son similares a los de la construcción de una vejiga: se toman células madre, en este caso de la médula, y se las hace crecer en el laboratorio antes de añadirlas a la estructura.
El primer trasplante de una de estas tráqueas se realizó en España en 2008.
"Hemos hecho camino empezando con la tráquea. Ahora estamos mirando otra clase de tejidos como el esófago y el diafragma. En el extranjero, se ha dado un gran paso en la construcción de vejigas y uretras", dice Birchall, pero cree que en los próximos cinco años se llevarán a cabo estudios para efectuar el procedimiento en otros órganos.

Latidos

"Ya no es ciencia ficción, fabricar órganos más complejos es nuestro próximo objetivo"
Doris Taylor, investigadora
La investigadora estadounidense Doris Taylor ya utilizó la técnica de descelularización en corazones de ratones para producir órganos que laten.
Taylor quitó las células dejando un "corazón fantasma", al que luego le inyectó células de corazón. Ocho días más tarde, el corazón estaba latiendo.
Esta técnica, afirmó Taylor, puede aplicarse a cualquier órgano que dependa de un suministro sanguíneo.
"Ya no es ciencia ficción, fabricar órganos más complejos es nuestro próximo objetivo", dijo la investigadora.

"Nunca digas nunca"

El equipo del doctor Atala creó un hígado en miniatura que tiene la capacidad de procesar fármacos.
"El desafío es como hacerlo en tamaño natural", señala Atala.
La bioimpresión, que funciona igual que una impresora común y corriente pero que imprime capas de células, permitió imprimir un riñón.
Aunque estos avances todavía están muy lejos de convertirse en un tratamiento médico -si es que alguna vez llegan a serlo-, los investigadores están convencidos de que llegarán a dominar estas técnicas.
"La meta es seguir aumentando el número de tejidos", dice Atala.
Claro que crear una mano es mucho más complicado que cualquier cosa que se haya hecho hasta ahora en un laboratorio. ¿Será posible en un futuro no muy lejano?
"Nunca digas nunca, pero ciertamente, es algo que la mayoría no llegará a ver en su vida", concluye Atala.

Fuente: BBC Salud

Titán, donde llueve cada mil años


El sistema de Saturno
Saturno y sus lunas entregaron sus secretos a la misión Cassini.
Un nuevo análisis concluye que algunos lugares de Titán, la luna de Saturno, experimentan lluvia una vez cada 1.000 años como promedio. Sólo que la lluvia no es de agua, sino de metano.
La Tierra y Titán son los únicos mundos del sistema solar donde cae líquido sobre una superficie sólida.
Los cálculos se basan en las investigaciones de la sonda Cassini respecto a las lluvias torrenciales que tuvieron lugar en 2004 y 2010.
El doctor Ralph Laurenz presentó detalles de su trabajo en la Conferencia sobre Ciencia Planetaria y Lunar, en Texas.
Titán es fascinante, un sitio paralelo "similar, pero diferente" a la Tierra. Viento y lluvia esculpen la superficie, produciendo canales, ríos, lagos, dunas y líneas costeras.
Pero aquí, los hidrocarburos líquidos reemplazan al agua. Y en Titán, donde la temperatura de la superficie se mantiene en un promedio de 179 grados Celsius bajo cero, llueve metano.
"Pasan cientos de años entre lluvia y lluvia, pero cuando éstas tienen lugar, caen decenas de centímetros, incluso metros, de líquido," le dijo a la BBC el doctor Lorenz, del Laboratorio de Física Aplicada John Hopkins (Jhuapl, por sus siglas en inglés) de Maryland.
"Esto condice con las profundas incisiones de los canales que vemos."
La existencia de estos canales ha sido comprobada tanto por la sonda Cassini como por la sonda Huygens, que se sumergieron en la espesa atmósfera de Titán, en 2005.
El doctor Lorenz dice que los últimos resultados se acercan extraordinariamente a los pronósticos teóricos de lluvia en Titán que hizo hace doce años.

Cuando llueve...

Titán, luna de Saturno.
Titán: lluvias de metano muy intensas, pero no frecuentes.
En 2004 y 2010, en diferentes lugares de Titán, la sonda Cassini observó un oscurecimiento de la superficie lunar asociado con actividad de nubes, hechos que los científicos interpretan como lluvia.
La doctora Elizabeth Turtle, también de Jhuapl, presentó un análisis de las tormentas del otoño de 2010 observadas en la Región Concordia, cerca del ecuador de Titán.
"Pasada esta tormenta, pudimos ver significativos cambios en la superficie. Un mes después, encontramos esta enorme franja oscurecida de más de 2.000 kilómetros de largo, cubriendo un área de unos 500.000 kilómetros cuadrados," explicó.
"La interpretación más simple es que el fenómeno es causado por las precipitaciones que mojan la superficie, y que tal vez hacen lagunas en algunas partes.
"Es la manera más simple de cubrir un área de estas dimensiones a una pequeña escala de tiempo. También condice con el hecho de que los cambios se revirtieron a lo largo de varios meses."
El análisis de la lluvia de Ralph Lorenz representa un promedio global, pero el ciclo de la estaciones de Titán concentra la lluvia en el verano polar.
Hipotéticamente, afirma, si un observador se estacionara en uno de los polos de Titán durante 96 días terrestres (equivalentes a 6 días en Titán), tendría un 50% de posibilidades de ser mojado por la lluvia y podría observar cinco tormentas.
Esto es de especial relevancia para la propuesta misión espacial en la que participa el doctor Lorenz en este momento.
Planeta Saturno
La misión TiME explorará más a fondo el sistema de Saturno si es seleccionada.
La sonda Titan Mare Explorer (TiME) se hundirá en uno de los grandes lagos de Titán, Ligeia Mare, para pasar 96 días analizando su profundidad y química.
También recolectará información sobre el medio ambiente, incluyendo patrones climáticos.
TiME es uno de tres finalistas que compiten para ser seleccionados como una misión de descubrimiento de la NASA.

Los otros son InSight y CHopper. La decisión será tomada el mes próximo.
Mientras tanto, el equipo de la doctora Turtle ha continuado controlando Titán, pero ha visto muy pocas nubes desde los sucesos de 2010.
Un lapso similar pasó entre las tormentas de 2004 y podría ser el resultado de la desaparición del metano de la atmósfera.

"Eso debe haber pasado aquí; esto vació la atmósfera significativamente y le toma algún tiempo volver a la situación original," dijo.
"Estamos deseosos de ver cuando aparecerán las nubes de nuevo."
Mientras en Titán se pueden apreciar muchos aspectos del clima de la Tierra, una diferencia reside en que la luna es demasiado pequeña para el tipo de actividad que produce ciclones y huracanes en nuestro planeta.

FUENTE BBC 

Descubren indicios de hielo en los polos de Mercurio

Imágenes de Mercurio
La sonda Messenger, de la NASA, recopila información hasta ahora inédita sobre el planeta más cercano al Sol, Mercurio.
Pese a que las temperaturas de la superficie pueden superar los 400 grados centígrados, algunos cráteres de los polos del planeta Mercurio están permanentemente a la sombra. Esto los convierte en las llamadas trampas frías.
Estudios anteriores revelaron la presencia de manchas o áreas cerca de los polos de Mercurio que emiten reflejos fuertes al radar – una característica del hielo.
Ahora, la sonda Messenger mostró que estas "manchas brillantes al radar" coinciden precisamente con los cráteres en la sombra.
La Messenger es tan sólo la segunda nave espacial, después del Mariner 10 en los años 70 del siglo pasado, que visitó el planeta más cercano al Sol.
Antes de la llegada de la Messenger, muchas franjas de la superficie de Mercurio no se habían trazado en un mapa.
Las manchas brillantes fueron detectadas por telescopios de radio en tierra en los años 90 pero, como explicó la coautora del estudio, Nancy Chabot, "nunca habíamos tenido a disposición las imágenes para poder ver la superficie en la que estos elementos brillantes al radar están localizados".
"Los nuevos datos recogidos por la Messenger refuerzan la evidencia de que hay alguna clase de elemento volátil y el agua helada parece bastante probable"
Maria Zuber, investigadora del MIT
Los investigadores superpusieron imágenes de las manchas brillantes del Observatorio Arecibo sobre las últimas fotografías de los polos de Mercurio obtenidas con un instrumento de la sonda Messenger, el MDIS.
"Las imágenes del MDIS muestran que todas las características brillantes al radar cerca del polo sur de Mercurio están localizadas en áreas de sombra permanente", dijo Chabot, del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins (JHUAPL, por sus siglas en inglés).
"Cerca del polo norte de Mercurio este tipo de depósitos sólo se ve en regiones en sombra, por lo que los resultados son consecuentes con la hipótesis del agua helada".
Mercurio investigado
Investigadores internacionales contemplan la posibilidad de que haya agua helada en Mercurio.
Sin embargo, dice cautelosa, esto no constituye una prueba, y para muchos cráteres, los depósitos de hielo necesitarían estar cubiertos por una capa fina (entre 10-20 cm) de detritos aislantes para poder permanecer estable.
Maria Zuber, del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), que es coinvestigadora en la misión de la Messenger, le dijo a la BBC: "La interpretación más interesante de las impresiones del radar es que eran debidas al agua helada.
"Se pensó que podía haber sido por el azufre, otras hipótesis hablaban de la aspereza de la superficie – aunque no había motivos para pensar que los cráteres en los polos debían ser más rugosos que aquellos en latitudes bajas.
"Los nuevos datos recogidos por la Messenger refuerzan la evidencia de que hay alguna clase de elemento volátil y el agua helada parece bastante probable".

Zuber señaló que distintos instrumentos de la Messenger se estaban analizando para poder dar respuesta al acertijo del hielo: "Considero que es un tema en el que podemos encontrar una respuesta definitiva, en oposición a un ‘creemos que puede ser esto’", explicó la investigadora del MIT.
Este miércoles, científicos de la misión Messenger publicaron hallazgos que indican que Mercurio fue geológicamente activo durante un largo período de su historia.
Datos de la sonda muestran que cráteres de la superficie del planeta fueron distorsionados por algún tipo de proceso geológico después de que se hubieran formado.
Los resultados, publicados en la revista Science, desafían otras visiones mantenidas durante largo tiempo sobre el planeta más cercano al Sol.
Los científicos también presentaron un nuevo modelo de la estructura interna de Mercurio, que sugiere que el enorme núcleo del planeta está encajado en un caparazón de sulfuro de hierro – una situación no vista en ningún otro planeta.
La sonda Messenger se lanzó en 2004, y entró en la órbita de su objetivo en marzo del año pasado. La NASA anunció recientemente que su misión se extenderá hasta 2013.

FUENTE: NASA Y BBC MUNDO

domingo, 18 de marzo de 2012

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