Consejos prácticos

Bacterias Aquaspirillum Magnetotacticum,descubiertas en 1975 por Richard P. Blakemore

¿Imanes que nacen, crecen, se reproducen y mueren?  Pues sí, en principio así pudieran considerarse las bacterias Aquaspirillum magnetotacticum, descubiertas en 1975 por Richard P. Blakemore. 

Este investigador notó que algunas de las bacterias que él observaba con el microscopio siempre se movían hacia el mismo lado de su campo visual. Al colocar un imán cerca del portamuestras, las bacterias se dirigían directamente hacia el polo norte; las bacterias muertas también se orientaban en la misma dirección pero, desde luego, no se trasladaban al igual que las vivas.

Estas bacterias son capaces de orientarse y viajar a lo largo de la dirección de las líneas del campo magnético porque tienen en su seno pequeñas partículas o magnetosomas compuestas esencialmente del mineral magnético magnetita (Fe3O). Cada magnetosoma es un pequeño imán permanente, con sus correspondientes polo norte y polo sur.

Figura 2

Los magnetosomas se presentan en un intervalo de tamaños bastante estrecho, de 35 a 120 nanómetros, lo que tiene consecuencias físicas importantes.  Sólo las partículas magnéticas comprendidas en ese intervalo son capaces de formar lo que se conoce como monodominios magnéticos estables (figura 2, izq.). Las partículas menores de 35 nanómetros son superparamagnéticas a temperatura ambiente, no pueden magnetizarse de forma permanente en una dirección determinada, ni formar imanes. Las mayores de 120 nanómetros tienden a formar dominios múltiples (dos o más ‘imanes’ dentro de la misma partícula), cada uno de ellos magnetizado en una dirección diferente, lo que reduce el valor total de la magnetización macroscópica y proporciona una efectividad mucho menor al interaccionar con los campos magnéticos externos (figura 2, derecha).

Las Aquaspirillum se las arreglan para sintetizar y ordenar en su interior estos pequeños imanes monodominio, formando hileras para ensamblar un imán mucho más largo y eficiente. Utilizan este imán como una pequeña brújula que les permite alinearse a lo largo de la dirección del campo magnético terrestre. En las fotos de la figura 1 se observan perfectamente las hileras o cadenas de magnetosomas.  Las manchas difusas de mayor tamaño son gránulos de azufre.

Figura 3

Ahora bien; ¿para qué necesitan una brújula estas bacterias? Pues resulta que este tipo de bacterias prefiere vivir en medios donde hay poco o ningún oxígeno; son anaerobias. En un medio acuoso, el nivel de oxígeno decrece a medida que se avanza en profundidad, y las bacterias magnetotácticas utilizan sus brújulas internas para llegar a lo más profundo. La dirección del campo magnético es paralela a la superficie de la tierra sólo en el ecuador; cuando nos alejamos del ecuador la dirección del campo se va inclinando hacia la superficie de la tierra, hasta llegar a ser perpendicular en los polos (figura 3). Las bacterias que viven sumergidas en agua en el hemisferio norte, al orientarse hacia el norte, van en realidad hacia lo más profundo. Y, como era de esperar, se comprobó que las bacterias del hemisferio sur, en vez de seguir el norte, se orientan al sur. En el ecuador se encuentra una mezcla de bacterias tipo "norte" y tipo "sur".

En experimentos realizados en el laboratorio, la inversión artificial de los campos norte y sur llevó a la inversión de la polaridad de las bacterias en un término de 8 semanas. Las nuevas generaciones de bacterias iban sustituyendo a las anteriores de manera tal que la orientación de sus magnetosomas era la que mejor favorecía la anaerobicidad.

Figura 4

La presencia de magnetita en los seres vivos no es exclusiva de las bacterias. También se ha encontrado magnetita en las abejas, en peces como los salmones, en pájaros y en las tortugas marinas. La paloma mensajera Columbia Livia (figura 4) ha proporcionado una de las mejores evidencias. Estudios mediante rayos X muestran regiones ricas en hierro a ambos lados de la cabeza y al inicio de las alas, aparentemente asociadas a terminaciones nerviosas.

Hay diferentes hipótesis al respecto; también se han realizado diversos experimentos, pero aún no se ha esclarecido ni el si ni el cómo. Es decir, si efectivamenteestos animales, al igual que las bacterias, pueden usar las líneas de fuerza del campo magnético terrestre para orientarse, y cómo se llevaría a cabo ese proceso de orientación. Hay no menos de tres diferentes mecanismos propuestos, y aunque las evidencias que apuntan hacia la existencia de la orientación magnética en diversos animales es muy fuerte, por el momento no hay nada definitivo sobre el tema.

(Sönke Johnsen and Kenneth J. Lohmann, Magnetoreception in animals, Physics Today, March 2008).

 

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