Iniciamos nuestra participación en Misión Granatensis

Hoy podemos decir que hemos comenzado oficialmente nuestra participación en Misión Granatensis. Ya hemos iniciado nuestro proyecto para salvar al mundo del posible impacto de un meteorito. Ya hemos obtenido nuestra primera chapita de las cinco que acreditarán nuestra participación en el certamen. Y lo hemos hecho en la Escuela de Estudios árabes.

A este centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas hemos acudido dos grupos de estudiantes, uno de primero de ESO seleccionado a partir de los tres primeros de ESO de nuestro instituto y el grupo de Biología y Geología de primero de bachillerato. En la primera parte de nuestra visita hemos recibido una charla en la que nos han comentado la actividad científica que se lleva en este centro. Después hemos visitado las instalaciones, con un especial interés en la biblioteca puesto que hoy es el día de las bibliotecas, donde nos han obsequiado con libros.

Hemos conocido de primera mano la necesidad de conservar el patrimonio, tanto en material como el inmaterial. Y hoy tenemos claro que, pensando en el impacto, es necesario conservar también el conocimiento. Y en ello son expertos en la Escuela de Estudios Árabes.

Del fenotipo al genotipo: estudiamos el gen TAS2R38

En el cuarto curso de ESO estudiamos por primera vez la herencia biológica, la capacidad que tenemos los seres vivos de transmitir a la descendencia determinados caracteres. Algunos de ellos siguen patrones de herencia sencillos, es lo que conocemos como herencia mendeliana, y dentro de estos, algunos son muy fácilmente apreciables. Uno de ellos es la capacidad de reconocer el sabor amargo de una sustancia, la feniltiocarbamida o feniltiourea (PTC). Hay personas que al probar las tiras impregnadas en esta sustancia captan un sabor fuertemente amargo mientras que otras no notan absolutamente nada. Y como decimos, en un porcentaje muy elevado de los casos, el carácter presenta una herencia mendeliana simple. 

Tras la expresión de cada carácter existe una base molecular; es decir, los rasgos obedecen a la secuencia de nucleótidos en un gen, es decir, de un fragmento de ADN. Y este es precisamente el objetivo principal de este proyecto, que nuestros estudiantes descubran a qué se debe la diferencia en la capacidad de degustar dicha sustancia a nivel génico. Ello supondría valorar la sensibilidad a ese producto en ellos y en algunas de sus familias, averiguar su modo de herencia, extraer su propio ADN y llevar a cabo los procedimientos necesarios para obtener la secuencia del gen responsable -el gen TAS2R38- en personas sensibles e insensibles  de modo que comprobasen a nivel génico donde radican las diferencias. Y ello ha sido posible gracias a la colaboración del Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (IPBLN-CSIC) y en particular a la amabilidad de los doctores Fuencisla Matesanz y Antonio Alcina.

Iniciamos la experiencia degustando en nuestro laboratorio las tiras de PTC junto a otras son la sustancia que actúan como control. En nuestro alumnado, un 80% detecta el sabor amargo -con distintas intensidades- y un 20% no lo captan. Algunos de nuestros estudiantes pasaron el test a sus familias; en una de ellas todos eran sensibles mientras que en otra ninguno de sus miembros notaba el amargo.

Seguidamente procedimos a la extracción de ADN de nuestros estudiantes a partir de las células de al mucosa bucal. Para ello se enjuagaron la boca con agua a la que se añadió una solución de detergente al 25% (V/V) en agua con sal al 3%. Posteriormente se precipitó con alcohol muy frío. El material genético se pasó durante unos minutos a una solución de alcohol al 70% para eliminar la sal y se almacenó en agua destilada.

Extracción de ADN en el laboratorio del IES Zaidín Vergeles

La siguiente fase del proyecto tuvo lugar en el Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra. Allí la doctora Fuencisla Matesanz nos enseñó a valorar la cantidad de ADN de nuestros extractos mediante un microespectrofotómetro y pudimos comprobar que todas nuestras muestras contenían material genético; ahora bien, el espectro indicaba que contenía impurezas. Por el contrario las muestras control que nos aportó mostraban picos muy definidos propios de ADN purificado.

Midiendo la concentración de nuestros extractos de ADN con un microespectrofotómetro en el IPBLN.

Seguidamente se procedió a amplificar nuestras muestras de ADN, para lo cual nuestro estudiantes prepararon lo necesario para llevar a cabo una reacción en cadena de la polímeras (PCR) siguiendo las instrucciones de Fuencisla Matesanz. Mientras se desarrollaba el proceso el doctor Antonio Alcina nos habló de los fundamentos teóricos de la PCR y posteriormente la doctora Matesanz nos explicó los fundamentos de las técnicas de secuenciación del ADN.

Seguidamente, y tras una breve visita por algunas de las instalaciones del centro, se procedió a realizar una electroforesis para comprobar si nuestras muestras se habían amplificado correctamente.

Preparando un gel de agarosa para la electroforesis de ADN.

Introduciendo las muestras obtenidas tras la amplificación por PCR en el gel para electroforesis bajo la supervisión de la doctora Fuencisla Matesanz (IPBLN, CSIC)

Desafortunadamente los resultados no fueron satisfactorios y ninguna de nuestras muestras se amplificó correctamente. Por el contrario, las muestras control sí lo hicieron adecuadamente. A pesar de repetir de nuevo la PCR los resultados no fueron mejores, por tanto no teníamos muestras para secuenciar en gen TAS2R38..

Afortunadamente la doctora Matesanz nos proporcionó las secuencias de tres genes que correspondían a tres muestras de control, dos de ellas provenientes de individuos sensibles al sabor amargo y una de ellas insensible. Los electroferogramas de la porción del gen en la que radican las diferencias se muestran a continuación. El primero corresponde a una persona incapaz de captar el sabor amargo mientras que los dos últimos pertenecen a personas que sí lo captan. 

Electroferogramas con la secuencia de ADN del gen TAS2R38 en individuos insensibles a la PTC (figura superior) y sensibles a dicha sustancias (figuras media e inferior).

Y ya que tenemos las secuencias, sólo nos queda buscar las diferencias entre los individuos. ¿Hay alguna diferencia entre los dos gustadores? ¿Seríamos capaces de obtener las proteínas correspondientes y ver en qué aminoácido o aminoácidos radican las diferencias? Esto son algunas de las preguntas a las que tendremos que responder cuando elaboremos nuestros informes científicos; la guía para la actividad se encuentra en la página de la asignatura en la plataforma Moodle del instituto.
Nuestro más sincero agradecimiento a los doctores Fuencisla Matesanz y Antonio Alcina y al Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra (CSIC) por hacer posible está fantástica experiencia.

Referencias
PTC: The genetics of bitter taste.

Exoplanetas parecidos a la Tierra: el índice de similitud con la Tierra (ESI)

Un parámetro útil para determinar si un exoplaneta puede ser candidato a albergar nuestra vida bacteriana es el Índice de Similitud con la Tierra (IST o ESI, por sus iniciales en inglés). Este es un parámetro que mide el parecido de un exoplaneta a la Tierra que se calcula en base a distintas variables: la temperatura del exoplaneta, el radio, la densidad, el flujo de la estrella o la velocidad de escape del mismo. Puede tener distintas expresiones.

En cualquier caso es necesario hacer constar que este valor indica el parecido que existe entre el exoplaneta y la Tierra para los parámetros considerados. Variará entre 0 (no se parece en nada) y 1 (es idéntico a la Tierra). Que exista más o menos parecido no quiere decir que albergue vida; no es una medida directa de habitabilidad, pero si que nos puede proporcionar una idea para descartar algunos exoplanetas candidatos que sean muy diferentes a la Tierra. 

La tabla que se adjunta muestra los valores de varios exoplanetas junto a la temperatura estimada de los mismos. Están tomados del catálogo de exoplanetas habitables del Laboratorio de Habitabilidad Planetaria, de Arecibo.

Catálogo de exoplanetas habitables. Planetary Habitability Laboratory. Arecibo.

La belleza oculta

En estos días se puede disfrutar en el hall del instituto la exposición Fotografías micriobiológicas: la belleza oculta, que amablemente nos ha cedido el departamento de Microbiología de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Granada. Ella nos acerca a través de imágenes de gran calidad a distintos aspectos de la biología de los microorganismos (bacterias, virus, algas), de los antibióticos o de interesantes propiedades como la biomineralización y su aplicación a la conservación del patrimonio monumental.

La exposición se completado con actividades dirigidas a nuestro alumnado en las que han podido cultivar microorganismos a partir de muestras de distinta procedencia. Se ha comprobado la presencia de microorganismos en el aire, exponiendo placas durante una hora al aire en distintos ambientes, en el suelo, en objetos de uso cotidiano (llaves, anillos, móviles..), en hojas de las plantas o en la boca, el pelo o en los dedos de nuestros jóvenes. 

El resultado ha sido una serie de placas, algunas de las cuales se muestran en la imagen adjunta, en la que se puede comprobar la gran diversidad que presenta la morfología de las colonias y, por ende, la gran variedad de microorganismos que conviven con nosotros.

Pero si estos resultados no hubieran sido ya los suficientemente llamativos, nos hemos llevado grandes sorpresas al observar con mucho más detalle las colonias bacterianas que han aparecido. Formas curiosas, crecimientos fractales, combinaciones de formas y colores que nos han permitido comprobar la belleza oculta que pueden llegar a mostrar los organismos microscópicos y que da nombre a esta magnífica exposición. Desde aquí expresar nuestro agradecimiento al departamento de Microbiología de la Facultad de Ciencias de la UGR y en particular a la doctora Eva Valdivia por hacer posible estas actividades.

Buscamos exoplanetas para nuestras bacterias

Ya hemos concluido la fase experimental de nuestro proyecto por este curso. Tras una última reunión con Manuel Espinosa en la que revisamos nuestros resultados y valoramos los experimentos realizados ya sabemos mucho más acerca de las condiciones de vida que requieren nuestras bacterias.  Es hora de que busquemos un posible hogar para ellas entre los muchos exoplanetas que se conocen y cuyas características se pueden encontrar en las distintas bases de datos que hay para planetas extrasolares.

Una de ellas es The Extrasolar Planets Encyclopaedia. En esta base de datos, en la opción Diagramas (enlace) podemos hacer representaciones gráficas de exoplanetas en función de las variables que escojamos. Se pueden representar hasta cuatro variables distintas en el mismo gráfico que seleccionaremos en el menú de la derecha de la pantalla. En el gráfico adjunto se han seleccionado los exoplanetas en función de la temperatura calculada, la metalicidad de la estrella en torno a la cual giran y el tamaño comparado con el radio terrestre. Pulsando sobre cada punto que aparece en el gráfico nos mostrará una descripción del resto de características conocidas de los exoplanetas. Un punto de partida interesante es trabajar con las temperaturas estimadas y considerar el rango en el que podría haber agua líquida.

Otra es Open Exoplanet Catalogue. En esta base de datos podemos seleccionar directamente del menú que aparece a la izquierda la lista de planetas que orbitan en la zona de habitabilidad de su estrella, y en la que por tanto habría condiciones para encontrar agua líquida. En el comando Show options podemos construir una tabla con las características que nos interesen sobre los exoplanetas y contrastar cuáles serían compatibles con la supervivencia de nuestras bacterias; la obtendríamos pulsando en Enviar consulta.

Y una vez visto todo esto, estamos en condiciones de buscar otros mundos para nuestros microorganismos. Para ello es necesario contrastar las condiciones que requieren para vivir con las existentes en los exoplanetas. Por tanto nuestra tarea es seleccionar exoplanetas candidatos para cada bacteria en particular y justificar por qué hemos hecho esa elección. Los resultados se presentarán como comentarios a este post.

Viajes extraordinarios

Dos de los Viajes Extraordinarios más emblemáticos de Julio Verne son De la Tierra a la Luna y Viaje al Centro de la Tierra. En esta Semana Solar dedicada a ellos no podían faltar determinadas actividades. El diseño y lanzamiento de cohetes de agua, llevado a cabo por Javier (departamento de Física y Química) y Alejandro (departamento de Tecnología) y por Óscar (Laniakea M&C) y la exhibición de volcanes químicos organizada por los departamentos de Biología y Física y Química. Los resultados, como se puede comprobar en el video adjunto, fueron espectaculares. 

Verne y Vida en el Universo

Realmente ha sido una mañana espectacular en lo científico. Hemos comenzado con una espléndida representación de nuestro alumnado de segundo de bachillerato de francés en la que Jules Verne -Trini Montiel- ha presentado en este idioma y en castellano las principales obras que componen los Viajes Extraordinarios, portadas por sus compañeros a modo de anuncios vivientes. Ha sido la antesala a la charla de Daniel Guirado (IAA-CSIC) que con el título Viajes Extraordinarios nos ha llevado maravillosamente a lo largo de lo científico y no científico que compone a algunas de las novelas más conocidas y no tan conocidas -como el caso de Héctor Servadac-. Una conferencia amena y entretenida amenizada con alguna que otra canción sobre ciencia interpretada por el mismo.

Y después la mesa redonda ¿Vida en el Universo? ¿Pero qué vida? Óscar Cordón (UGR), Manuel Espinosa (EEZ-CSIC), Emilio García (IAA-CSIC), Óscar Huertas (Laniakea Management and Communication) y Enrique Iáñez (UGR) nos han llevado magistralmente por los entresijos de la vida en el Universo. Desde las distintas definiciones que intentan explicar la vida hasta las condiciones que en el Universo han permitido su aparición, el origen de la misma en la Tierra, las formas extremas y poco conocidas que aparecen en nuestro planeta y que podrían ser candidatas a habitar otros o la posibilidad de vida más allá del silicio que constituye los circuitos en los que viven algoritmos informáticos bioinspirados. Una auténtica satisfacción. Y un lujo que tales ponentes visiten nuestro instituto y nos dediquen su tiempo. Pero también hay que destacar el interés del alumnado asistente, como ha quedado patente en las más que interesantes preguntas que han seguido a las intervenciones. A todos millones de gracias.

Pero tras las explicaciones vienen los deberes. Emilio nos deja dos preguntas que tenemos que contestar. En primer lugar, ¿cómo creemos que sería la vida extraterrestre en caso de existir? Hagamos una descripción de la misma. Y en segundo lugar, ¿cómo sabemos que no somos parte de un gran programa informático creado por ingenieros, de una realidad virtual carente de vida propia en la que imaginamos ser seres vivos y en la que se ha implementado hasta nuestras sensaciones más íntimas? ¿Cómo demostraríamos que esto no es así y que somos reales? Las preguntas son lo suficientemente interesantes como para que dediquemos un poquito tiempo a pensar y escribir algunos comentarios.

Inauguramos la XXI Semana Solar

Cita ineludible en nuestro instituto. La última semana de abril, la Semana Solar. Esta mañana han dado comienzo las actividades programadas para la XXI Semana Solar, dedicada a las Ciencias y a las Letras, dirigida -como ha indicado uno de nuestros conferenciantes- a romper barreras y establecer puentes entre ambas visiones de la realidad.

Manuel Rodríguez Garzón, director del instituto, ha procedido a la inauguración de la misma y tras él, la conferencia inaugural. Miguel Botella, antropólogo forense, catedrático de Antropología de la Universidad de Granada, ha dado una bellísima charla acerca de la labor tanto investigadora como humanitaria que desarrolla año tras año en Qubbet el Hawa, en Assuán, Egipto. Nos ha transportado a más de 2000 años antes de Cristo y nos ha descrito la forma de vivir y de morir de las personas que entonces habitaban la región. Nos ha presentado a Saremput, gran gobernador de esa época, hemos visto las lesiones causadas por el cáncer de mama más antiguo jamás datado y que él mismo ha descubierto. Hemos sabido que más de la mitad de la población morían siendo niños, y algunos de los que sobrevivían alcanzaban a una edad temprana cargos importantes pero también morían jóvenes. A través de sus huesos nos ha contado historias maravillosas. Y también nos ha hablado de las nuevas técnicas de estudio de las momias y de cómo se vive allí hoy día.

Tras la charla, un turno muy interesante de preguntas por parte del alumnado que han permitido saber todavía más cosas sobre el Antiguo Egipto.

Y después del recreo nueva conferencia. En esta ocasión, Dulcinea Otero -traductora con decenas de libros científicos traducidos- y David Galadí -astrónomo del Centro Hispano Alemán de Calar Alto- han hablado acerca del complejo proceso de la traducción de textos científicos, destacando cómo un traductor debe saber ciencia para realizar efectivamente su trabajo y como un científico también debe traducir. Han advertido de errores comunes en los textos traducidos, como los referentes a cifras, unidades o el empleo de palabras -que no por haberse hecho de uso común- son inadecuadas desde un punto de vista lingüístico.

Y paralelamente, la Gymkana de la energía que organiza el departamento de Tecnología con una participación excelente del alumnado, la actividad de realidad virtual que acompaña a la exposición De la Tierra al Universo, cedida por la Fundación Descubre, y las exposiciones de producción propia de nuestro instituto junto a otras actividades.

Programa de actividades de la XXI Semana Solar del IES Zaidín Vergeles

Ya tenemos configurado el programa de actividades de la XXI Semana Solar del IES Zaidín Vergeles. En ella tendrán lugar una serie variada de actividades entre las que habrá charlas, mesas redondas, talleres, exposiciones, etc. La conferencia inaugural correrá a cargo del doctor Miguel C. Botella,  catedrático de Antropología de la Universidad de Granada, en la que hablará sobre los conocimientos que están aportando los estudios que realizan en momias del Antiguo Egipto.

Proponemos nuestros propios experimentos

Experimento 1

Proponemos subyugar las bacterias, las cuales no deben haberse sometido a anteriores procesos o experimentos , a la exposición de Rayos UVA. Para ello necesitaremos un emisor de luz UV, como por ejemplo: una linterna filatelia o un tubo de luz negra. De forma que las bacterias queden domeñadas bajo dicha energía, sin una atmósfera, como la de la Tierra, que las proteja y les permita sobrevivir. Las bacterias recibirán la incisión de los Rayos Ultravioleta durante un determinado periodo de tiempo, y nosotras observaremos si son capaces de crear su propia atmósfera, con condiciones que les permitan seguir sobreviviendo. Por el contrario, si las bacterias durante este tiempo no se reproducen, quiere decir que no son capaces de soportar los rayos UV, ni tampoco de crear su propia atmósfera y por lo tanto, no podrían sobrevivir en unas condiciones de vida similares a las de la Tierra, como sería Marte con elevadas radiaciones electromagnéticas.

Cristina Castro Jiménez, Marta Casas Lucas, Laura López Martín y Amaya Cravero.

Experimento 2

En nuestro proyecto nosotras hemos propuesto la idea de someter las bacterias a temperaturas extremadamente bajas, porque tenemos que tener en cuenta que el clima de Marte es bastante más extremo que el que encontramos en la Tierra. Al estar mucho más lejos del Sol, el frío es mucho mayor, con una temperatura media de -63ºC. Sin embargo, las mínimas nocturnas pueden alcanzar fácilmente los -80ºC.

Este experimento los podríamos realizar con nitrógeno líquido y cultivando las bacterias y meterlas en el congelador a temperaturas extremadamente frías, de esta manera podremos comprobar si las bacterias serán capaces de sobrevivir al frío de Marte.

Inés Pérez, Mónica Rodríguez, Asunción Urquiza, Guillermo García.

Experimento 3

Sabemos que Marte es un planeta con algunas características que se asemejan medianamente a las de la Tierra, y gracias a la charla impartida por Brittany Hill hemos aprendido muchísimas más cosas interesantes propiedades del mismo que, a su vez, nos resultan muy útiles para el desarrollo de nuestro proyecto de Astrobiología, ya que estamos sopesando si las bacterias seleccionadas con las cuales estamos trabajando podrían sobrevivir en condiciones adversas en otros planetas, sobre todo Marte.

Una de las condiciones en Marte es la baja presión presente en él. Mientras que en la Tierra se alcanzan 1024 milibares de presión atmosférica, la presión atmosférica media es de unos 7 milibares en el planeta rojo, debido a que la atmósfera de Marte es mucho más tenue que la terrestre (unas 100 veces menos densa).

Nuestra proposición de experimento es la sumisión de las bacterias a estas bajas presiones, para recrear las condiciones de vida en Marte, aunque el resultado sea previsible.

Por ejemplo, una planta viviendo bajo tales condiciones estaría completamente seca ya que una presión de esos calibres favorece la expulsión del agua en todo organismo que la posea. 

De todas formas, nos mostramos interesadas por el resultado.

Delia, Valeria, Lidia y Maia.

Experimento 4

Nuestro grupo propone someter las bacterias a una alta concentración de sales, ya que solo sabemos que Halomonas SP, puede ser candidata a habitar un medio tan salino, además proponemos que la temperatura del medio sea baja ya que en un medio templado conocemos la supervivencia de organismos halófilos, sin embargo en un medio frío (tª cerca del punto de fusión del agua), más parecido, por ejemplo a las salmueras de Marte o el mar de Encélado, no conocemos ningún resultado.

Moisés Carrasco, Fernando Quirós, Manuel Santiago, Enrique Hormigo, Salma Estefanía Gordo.

Experimento 5

Siguiendo con la línea de experimentos basados en la búsqueda de candidatos para habitar Marte, propongo investigar una variable olvidada todos estos meses, la presión. La presión en nuestro planeta es de una atmósfera o 101,325 kPa, sin embargo la presión de Marte es muy baja, unos 0,636 kPa debido a su tenue atmósfera.

La presión es un factor relevante a la hora de estudiar la vida, puesto que la vida tal y como la conocemos no se puede entender sin la presencia de agua líquida, y es aquí donde la presión juega un papel importante dado el concepto de punto triple del agua, por el que bajo presiones inferiores de 0,611 kPa no puede existir agua líquida. En relación a esto, podemos deducir que sería posible encontrar agua líquida en la superficie de Marte, aunque nos encontramos con otro problema, sus bajas temperaturas, y es que gran parte de la superficie está recubierta de permafrost. Además sabemos que su carencia de campo magnético y tenue atmósfera crea un ambiente hostil y susceptible de radiaciones muy energéticas, por lo que descartamos por completo la existencia de vida en superficie. De esta manera planteamos la posibilidad de establecer actividad biológica en el subsuelo, a una profundidad tal que:

      - Debido al gradiente geotérmico del planeta (calor residual, pues está geológicamente muerto) mantener una temperatura media adecuada y constante.
      - Se encuentre agua líquida que permita llevar a cabo reacciones biológicas.
      - Proteja a los organismos de exposiciones a radiaciones con alto poder mutagénico.En base a esto fundamento mi experimento, cuyo propósito es estudiar cual sería la profundidad adecuada y viable para la existencia de vida.

Ya que conforme nos adentramos en el interior del planeta aumenta la presión, y de igual forma la temperatura, podemos establecer distintos puntos clave para estudiar como se comportan nuestras bacterias. De forma ideal hallaríamos los topes en los que se podría desarrollar la vida, algo así como la zona de habitabilidad del subsuelo, aunque simplemente con comprobar que son capaces de sobrevivir en él sería un éxito rotundo.

El experimento consistiría en someter a las bacterias a las presión y temperatura que tendría cada profundidad elegida, las cuales podríamos averiguar con la ayuda de nuestros compañeros de física, que con modelos matemáticos y programas informáticos podríamos establecer una presión y temperatura teórica en función de las características físicas de Marte, las cuales son conocidas. Además tenemos el hándicap de ya haber inoculado en otra ocasión terreno estéril con nuestras bacterias y haber notado crecimiento en ellas. Me reservo el indicar las profundidades adecuadas para discutirlas y valorarlas si se diera el caso en grupo.

Incluso podría añadirse cierta cantidad de Fe, pues es un metal pesado destacable en la composición del planeta.

Lo planteo como un trabajo final sobre astrobiología, un experimento en el que juntemos todo lo estudiado acerca de las condiciones y ponerlas a prueba con el mayor trasfondo posible. También es importante entender el alcance de este, y es que este experimento nos daría una idea sobre la posibilidad de "sembrar" la vida en Marte, no encontrar vida propiamente allí.

Comprendo la dificultad en la realización del experimento, pues quizá no disponemos de los medios para adquirir una máquina que modifique presión y temperatura a placer, aunque me sorprendió mucho que se realizara el experimento sobre la radiación UVA y UVB, creía que no tendríamos la oportunidad, por lo que no pierdo la esperanza en este.

Marcos Molina, Rodrigo de Miguel, Tania y Paola.

Experimento 6

Para el ejercicio propuesto sobre realizar un experimento al que someter nuestras bacterias, nos hemos estado informando sobre las características de diferentes satélites y planetas, y comparando sus condiciones con las de la Tierra. Tras esto hemos pensado que sería interesante someter nuestras bacterias a diferentes atmósferas y observar si se producen o no,y en el caso de que sea que sí, de qué forma lo harán. Por lo tanto, colocaremos las 6 bacterias con las que hemos estado trabajando en un tubo de ensayo con las características de la atmósfera de wasp 19b ya que un análisis cuidadoso de esa luz permite aislar la huella de los elementos químicos que componen la atmósfera de la Tierra, y se han hallado pequeñas cantidades de óxido de titanio, agua, sodio y una especie de neblina. Por otra lado, colocaremos en otros 6 tubos de ensayo las 6 bacterias introducidas en la atmósfera de gj1132b que está compuesta por una mezcla de vapor de agua y metano. Por su composición y características, es posible que se desarrolle vida en sus planetas correspondientes, por lo que introduciremos en estos medios las bacterias y observaremos qué se produce y si resistirán a sus condiciones.

Miriam Arrufat Cano, Almudena Martín Martínez, Sandra Rodríguez García, Francisco Manuel Santander López.

Proyecto Astrobiología: Simulamos suelo marciano como hábitat para nuestras bacterias

Entre la bibliografía que hemos manejado hay varios artículos que hacer referencia a los experimentos de las sondas Viking con suelo marciano; como es sabido, uno de los objetivos más importantes de la misión era detectar la posible presencia de vida microscópica en el planeta rojo. Basándonos en ellos se ha diseñado un experimento para comprobar la respuesta de nuestros microorganismos en un ambiente simulado.

Para ello, Manuel Espinosa nos ha proporcionado una tubos que contenían arena de playa esterilizada. A estos se les han añadido unas gotas de cultivos líquidos de nuestras bacterias candidatas y seguidamente se ha sometido a una dosis de radiación ultravioleta de 15 segundos de 320 nm (en el rango del UVA) y de 256 nm (UVB). Tras ello se incubaron durante 3 días a 30ºC en oscuridad.

Pasado este tiempo se añadió a cada uno de los tubos 10 ml de suero fisiológico estéril, se agitó y se dejó depositar. Del sobrenadante se tomaron alícuotas de 20 microlitros con las que se sembraron placas con medio sólido y tubos con medio líquido de cultivo. Se incubó durante tres días y se procedió a estudiar el crecimiento de colonias en las placas con medio sólido y a valorar el crecimiento en medio líquido mediante el estudio de la densidad óptica de los cultivos a 600 nm.

Crecimiento en medio sólido tras la irradiación del suelo simulado de Marte

Crecimiento bacteriano en medio liquido. Densidad óptica de los cultivos a 600 nm.

Las tablas e imágenes anteriores muestran los resultados obtenidos. ¿Qué se puede decir de ellos? Es ahora cuestión de interpretarlos, extraer las conclusiones oportunas y hacer las propuestas de trabajo pertinentes. Las espero como comentarios. 

Se acerca la XXI Semana Solar

Dentro de pocas semanas iniciamos la XXI Semana Solar. En breve tendremos disponible nuestro calendario de actividades. Como todos los años se convocan diversos certámenes y concursos. Son especialmente llamativas las actividades que se desarrollarán el jueves 26 de abril en el patio de nuestro instituto, lo que llamamos Actividades al Sol.

Como en años anteriores proponemos las siguientes actividades:

Concurso de relojes solares. Las instrucciones sobre cómo realizarlos así como distintos modelos de relojes solares se pueden ver en este enlace a la actividad de años anteriores (enlace a ediciones pasadas).

Concurso de volcanes químicos. Convocado por los departamentos de Biología y Gología y Física y Química. Se trata de construir la maqueta de un volcán al que se proveerá de una reacción química inocua para simular la erupción volcánica. Se podrán presentar trabajos individuales o en grupos de un máximo de cuatro estudiantes.

Las reacciones químicas se llevarán a cabo con productos inocuos; los más habituales son vinagre y ácido acético. Se valorará la construcción del volcán, la textura de los elementos naturales, la similitud con la realidad y el tipo de erupción volcánica.

Concurso de hornos solares.

Ingenios tecnológicos.

Demostración de resistencia de puentes.

Paella científica.

Esperamos vuestra participación.

Conocemos Marte con Brittany Hill

En nuestro proyecto, hasta ahora estamos considerando las condiciones en las que las nuestras bacterias podrían sobrevivir hasta el punto de que algunas de ellas pudiesen sobrevivir en exoplanetas con características semejantes a la Tierra. También hemos aplicado lo que estudiamos en relación a las biomoléculas que forman los seres vivos a las condiciones de cuerpos del Sistema Solar como los satélites de Júpiter y Saturno Europa, Titán o Encélado. Pero aún  nos quedaba considerar otro objetivo astrobiológico; nuestro vecino más cercano: Marte. 

El pasado miércoles tuvimos la satisfacción de recibir la visita de la investigadora Brittany Hill, perteneciente al Instituto de Astrofísica de Andalucía,  quien en una charla muy amena nos descubrió las características más importantes del planeta rojo. 

Nos habló de que, a pesar de ser un planeta con mucha menos masa que la Tierra y, por tanto, con menor gravedad, en un pasado lejano fue bastante similar. Había agua líquida en su superficie, su atmósfera era densa, tenía un campo magnético y una dinámica litosférica con placas tectónicas activas. Circunstancias que, en conjunto, podrían haber hecho posible la aparición de la vida. Hoy día el panorama es completamente distinto. No hay evidencias de agua líquida en su superficie, sí en forma de hielo, quizá en salmueras en el subsuelo; su atmósfera es muy tenue y el componente más abundante es el dióxido de carbono. Esto último, unido a que el campo magnético prácticamente no existe, hace que su superficie se vea bombardeada por radiaciones de diversos tipos. Si en Marte hubiese vida, con toda seguridad debería de estar en el subsuelo. Igualmente comentó que se ha detectado metano en la atmósfera de Marte; y en el caso de la Tierra, este gas está originado mayoritariamente por los seres vivos. 

Brittany Hill junto al alumnado que participa en el proyecto de Astrobiología

¿Existió vida en Marte? ¿Existe hoy día? Aún no hay respuesta para estas preguntas; pero en cualquier caso hay que tener claro qué es la vida. Y a esta discusión estuvo dedicada la parte final de la charla de Brittany Hill. Nuestro más sincero agradecimiento hacia ella.

Tras esta conferencia, tenemos más claros los posibles escenarios en los que pudiera haber o haber existido vida en otros lugares del Universo. Y también debemos tener más argumentos para proponer y justificar nuestros próximos experimentos, una de las tareas que nos queda pendiente en nuestro proyecto. Espero vuestras propuestas.

Aplicamos lo que estudiamos a nuestro proyecto

Géisers en Encélado

Hemos considerado hasta ahora en nuestro proyecto sobre Astrobiología la posibilidad de que la vida haya surgido en lejanos exoplanetas; consideraremos también la posibilidad de que exista o haya existido mucho más cerca, en nuestro vecino, Marte. Aunque dentro de nuestro Sistema Solar también hay otros lugares en los que la vida podría desarrollarse. Encélado, uno de los satélites de Saturno, esconde en su interior bajo una capa de hielo un océano de agua salada rica en moléculas orgánicas; este es responsable de los géiseres que ha observado la sonda Cassini y que se pueden ver en la imagen adjunta.  Titán, el mayor de los satélites de aquel planeta, posee océanos inmensos de metano y de etano líquidos, a temperaturas muy bajas, que podrían contener moléculas orgánicas capaces de organizarse para originar extrañas formas de vida. También hay posibles escenarios para la existencia de vida en satélites de Júpiter como Europa, también con océanos bajo la superficie helada.

En estas semanas hemos estudiado la composición química de los seres vivos y las propiedades de las moléculas que los componen y puede ser interesante que apliquemos estos conocimientos a nuestro proyecto.
El agua es absolutamente necesaria para la vida tal y como la conocemos. ¿En cuál de los dos satélites anteriores de Saturno sería más probable que encontrásemos vida semejante a la de la Tierra? ¿Podría haber surgido la vida similar a la terrestre en los océanos líquidos de metano (CH4) y etano (C2H6) de Titán? Basándote en las propiedades físico-químicas  del agua y de estos hidrocarburos, aventura qué diferencias habría entre esos hipotéticos seres vivos de Titán y nosotros.
Los datos obtenidos por Cassini indican que los océanos de Encélado contienen sales.  Salvo quizá Halomonas, el resto de las bacterias que hemos ensayado no podría sobrevivir en disoluciones con elevado contenido salino ¿Por qué? ¿Qué les sucedería a estas bacterias si se las hiciese crecer en medios con elevada concentración salina?
La sonda Cassini ha medido también la abundancia de dióxido de carbono en los géiseres de Encélado y, a partir de estos datos se ha estimado que el pH del océano de este satélite debe estar comprendido entre 10 y 12. Considerando únicamente este parámetro, ¿podría alguna de nuestras bacterias crecer en el océano de Encélado? ¿Por qué la mayoría de los microorganismos no pueden crecer en condiciones tan extremas de pH? ¿Qué biomoléculas se afectan ante estos valores extremos de pH?

Conocemos a nuestros candidatos a habitar otros mundos

Hasta ahora, lo que hemos visto de las bacterias con las que desarrollamos este proyecto son sus colonias, grandes acumulaciones de células cuando crecen en medio sólido, o el aspecto turbio que denota su crecimiento en medio líquido. Tampoco conocemos grandes cosas de ellas, salvo que han sido elegidas para desarrollar este proyecto. Es por ello importante conocerlas, saber cuál es su aspecto, cómo son de pequeñas, cuál es su hábitat natural o cuáles son sus características bioquímicas. Conocer todo esto nos permitirá comprender por qué han sido seleccionadas para este proyecto y, sobre todo, explicar mejor los resultados que obtengamos tras los distintos experimentos que en él se van realizando.

Bacillus subtilis 1000X

Bacillus subtilis es una bacteria gram positiva, con forma de bastón. Se considera anerobia facultativo, aunque hasta hace poco tiempo se creía aerobia estricta. Es móvil por flagelos, Vive habitualmente en el suelo. Cuando las condiciones ambientales se vuelven extremas, originan formas de resistencia llamadas endosporas, que germinan cuando se restablecen las condiciones. Es un microorganismo modelo para estudios genéticos y se ha usado en estudios de astrobiología en ensayos en los que se han simulado ambientes marcianos o de otros exoplanetas. Habita en las capas superiores del suelo aunque también se ha encontrado como comensal en el intestino humano.

Bacillus megaterium 1000X

Bacillus megaterium es un microorganismo de gran tamaño, de ahí su nombre; puede llegar a medir hasta 4  μm de longitud por 1,5  μm de anchura . Es una bacteria gram positiva, ampliamente distribuida que normalmente vive en ambientes aerobios. Como se puede apreciar en la imagen es frecuente observarla en parejas o en cadenas. En general puede crecer a temperaturas comprendidas entre 3 y 45ºC; nosotros la cultivamos a 30 ºC. Cuando las condiciones son adversas forma esporas, estructuras de resistencia. Se utiliza en la industria para obtener productos de interés.

Pseudomonas putida 1000X

Pseudomonas putida es una bacteria gram negativa, con forma de bacilo, saprofítica; se mueve por flagelos. Su hábitat natural es el suelo y ambientes acuáticos donde hay oxígeno. Su temperatura óptima de crecimiento oscila entre los 25 y 30ºC. A diferencia de los bacilos anteriores, no forma esporas. A diferencia de otras especies del género, P. putida no afecta a los seres humanos.Tiene un metabolismo muy variado que le permite degradar muchas sustancias, por lo que se utiliza en la bioremediación de suelos. Es una bacteria que tolera bastante bien el estrés ambiental, lo que la hace adecuada para este tipo de estudios. En determinadas condiciones produce un pigmento fluorescente, la pioverdina, que brilla de color amarillento cuando se irradia con luz ultravioleta.

Pseudumonas stutzeri 400X

Pseudomonas stutzeri es un bacilo gram negativo, móvil por flagelos. Es de pequeño tamaño, mide de 1 a 3 μm de longitud por 0,5 μm de grosor. Su metabolismo es estrictamente aerobio. Vive en el suelo. Es una bacteria denitrificante con una gran capacidad de degradar compuestos orgánicos por lo que se utiliza para biorremediación. Algunas cepas interaccionan con metales tóxicos. 

Escherichia coli 1000X

Escherichia coli es una bacteria gram negativa que pertenece a la familia de las enterobacteriáceas. Es anerobia facultativa, por lo que puede crecer tanto en medios aerobios como en medios donde no hay oxígeno. Se mueve gracias a flagelos. Se encuentra en el tracto gastrointestinal de los seres humanos y los animales, donde es la bacteria más abundante. Allí produce vitaminas por lo que su presencia es fundamental para el buen funcionamiento del organismo. Por ello, su tempertura óptima de crecimiento es de 37ºC.  Algunas variedades que han adquirido elementos genéticos que codifican factores virulentos llegan a ser patógenas. Es un organismo modelo en estudios de genética molecular.

Halomonas sp. 1000X

Halomonas es un género dentro del filo Proteobacteria. Se trata de bacterias gram negativas. Son bacterias halófilas, es decir, son capaces de crecer con altas concentraciones de sal dentro de un rango del 5 al 25% de NaCl. Estos microorganismos tienen forma de bastón y son pequelas, con un tamaño generalmente de 0,6-0,8 μm por 1,6-1,9 μm. Se mueven por flagelos y crecen generalmente en presencia de oxigeno pero se han dado casos en de crecimiento de forma anaeróbica. Son fáciles de encontrar en océanos, mares y medios salinos en general.