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Diatomeas: las algas que ayudan a respirar al planeta y limitan el cambio climático

Por Mar Gulis (CSIC)

Viven cautivas en cápsulas microscópicas de cristal, miden una décima parte de un milímetro y surgieron hace 240 millones de años en los océanos del Triásico, al mismo tiempo en que los primeros dinosaurios comenzaban a caminar sobre los continentes. Las diatomeas, algas unicelulares capaces de producir más oxígeno que todos los bosques amazónicos, centroafricanos e indonesios juntos, son ‘el otro pulmón’ de la Tierra.

Al igual que en los continentes, en los océanos también hay bosques y desiertos, y las diatomeas forman una parte esencial de los primeros, donde sirven de alimento para larvas, moluscos, crustáceos y peces. “Si pudiésemos acumular sobre los continentes toda la biomasa que producen las diatomeas, en tan sólo dos décadas tendríamos suficiente como para reemplazar todos los bosques tropicales del mundo”, explica Pedro Cermeño, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Mar y autor de Las diatomeas y los bosques invisibles del océano (CSIC-Catarata).

Ejemplares de algas diatomeas  ‘Coscinodiscus wailesii’ (redondas)  y de ‘Thalassiosira rotula’ (con forma de cadena). / Isabel G. Teixeira.

Otra de sus cualidades es que incrementan la eficiencia de la bomba biológica, un proceso mediante el cual los ecosistemas marinos absorben dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera y lo transfieren hacia las capas más profundas del océano, lo cual contribuye a paliar el efecto invernadero y a enfriar el clima del planeta. Según Cermeño, “la mayor parte de los microorganismos que componen el fitoplancton no superan los 0,01 milímetros de diámetro, mientras que las diatomeas pueden llegar a sobrepasar los 0,5 milímetros”. Si volvemos al símil del bosque, estas algas unicelulares son el análogo oceánico de cedros y secuoyas. Sus abultadas dimensiones y sus pesadas cápsulas de sílice hacen que se hundan rápidamente al morir. “De esta forma, aumentan sobremanera los efectos de la bomba biológica”, añade el investigador del CSIC.

Las diatomeas también han sido un componente crucial en la formación de petróleo marino. Del mismo modo que la madera de los árboles acaba transformándose en carbón mineral fósil, una fracción de la biomasa de fitoplancton, principalmente de diatomeas, se acumula en los sedimentos marinos que, con el tiempo, se convierten en petróleo.

Pero, ¿cómo alcanzaron la hegemonía de la producción primaria oceánica estas “joyas del mar”, un sobrenombre que reciben por el color dorado de sus células? Desde su origen, hace 240 millones de años, hasta que lograron convertirse en los productores primarios más importantes de los océanos, las diatomeas pasaron 200 millones de años en la retaguardia. Una de las claves de su éxito reside en haber desarrollado vacuolas de almacenamiento, “algo así como una despensa para momentos en los que los nutrientes escasean”, ilustra Cermeño. La posibilidad de acumular nutrientes en vacuolas les permitió proliferar en ambientes turbulentos como los surgidos en los océanos durante la segunda mitad del Cenozoico, hace 40 millones de años, hasta la actualidad.

Ejemplares de diatomeas ‘Guinardia flaccida‘ y ‘Guinarida delicatula’. / Isabel G. Teixeira Pedro Cermeño

Aplicaciones beneficiosas para el medioambiente

Además de regular el clima y servir de sustento a las redes tróficas marinas, en el futuro las diatomeas podrían contribuir a la sostenibilidad de la agricultura y a conseguir un consumo energético sin huella de carbono.

Las principales ventajas de su uso agrícola son que las diatomeas producen de forma natural sus propios pesticidas, que frenan la proliferación de plagas y aumentan la productividad, y pueden ser útiles en la depuración de aguas residuales, un medio muy similar al utilizado para el crecimiento de microalgas en el laboratorio. En concreto, las diatomeas son expertas en procesar nitrato, amonio, fosfato, hierro, silicio y metales pesados como el cadmio, el cromo o el cobre, a menudo abundantes en las aguas residuales. Además, sus vacuolas les permitirían resistir las posibles fluctuaciones en la composición nutricional de este medio. También liberan sustancias pegajosas, lo que favorece la formación de agregados que, junto a la alta densidad de las capsulas de sílice, facilitan la decantación y la recolección de su biomasa. Con todos estos factores se abre un campo de estudio en expansión que “podría cambiar el paisaje en torno a nuestras ciudades si el cultivo de microalgas consigue ganar terreno y convertirse en un medio de aprovechar la fotosíntesis para depurar las aguas residuales”, afirma el autor.

La comunidad científica también ha visto en el uso de las microalgas una alternativa a los combustibles fósiles, ya que pueden cultivarse en terrenos marginales o en plataformas flotantes usando aguas residuales, como se ha mencionado, o aguas saladas. “Con un suministro adecuado de luz y nutrientes, las microalgas pueden producir más de 100 toneladas de biomasa por hectárea y año, hasta 30 veces más que un cultivo agrícola convencional. La biomasa generada se convertiría en biocombustible mediante la aplicación de procesos termoquímicos que imitan las condiciones geológicas bajo las que se forma el petróleo crudo en el interior de la Tierra”, apunta el investigador.

Reducir los costes de producción de la biomasa e incrementar la eficiencia de conversión de biomasa en biocombustible son algunas de las claves para poder producir biocombustible en cantidades relevantes y a precios competitivos con los combustibles fósiles. Y, de nuevo, las diatomeas se colocan como favoritas. “Los excelentes rendimientos fotosintéticos y las altas eficiencias de conversión de biomasa a biocombustible las convierten en una de las materias primas bioenergéticas con mayor potencial: está en nuestras manos producir en minutos el petróleo que la Tierra tardó millones de años en generar”, concluye Cermeño.

 

Lecturas fresquitas para un verano de ciencia

Por Mar Gulis (CSIC)

Llegan las vacaciones de verano y en ‘Ciencia para llevar’ queremos invitarte a que hagas un hueco en tu maleta para la divulgación. La colección ¿Qué sabemos de? (CSIC-Catarata) te ofrece más de cien libros con los que podrás disfrutar de la ciencia durante estos días de descanso. Aquí te presentamos algunos de los más recientes.

Lecturas veraniegas

 

Mentiras de la física cuántica

El primero va de los falsos mitos que rodean a la física que estudia las partículas más diminutas, como los átomos o los electrones. En Verdades y mentiras de la física cuántica, Carlos Sabín, investigador del CSIC en el Instituto de Física Fundamental, desmonta creencias erróneas acerca de esta rama de la física y aclara que los gatos no están vivos y muertos a la vez, que no modificamos la realidad solo con observarla o que la información no puede viajar más rápido que la luz. En palabras del autor, el libro trae “malas noticias” para quienes creen que la física cuántica es “una manera de escapar a las leyes de la física y entrar en un mundo nuevo donde todo está permitido, todo es impredecible y la realidad puede modificarse a voluntad”. La buena noticia es que Sabín ofrece la explicación correcta a los fenómenos cuánticos más desconcertantes, y lo hace de forma clara y sencilla, sin renunciar al humor o la ironía.

Asimetrías en la materia, la vida y el universo

Aunque a priori parezca improbable, nuestras manos, un tornillo y la concha de un caracol tienen algo importante en común: todos ellos son objetos quirales. Esto quiere decir que su imagen especular no puede superponerse con la original, por mucho que la giremos. Por eso, en el espejo la mano derecha se convierte en la izquierda, un tornillo cambia la dirección de su rosca y la concha ‘da vueltas’ en sentido contrario. En el libro La quiralidad. El mundo al otro lado del espejo, el químico del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica Luis Gómez-Hortigüela nos invita a emular a Alicia, el personaje de Lewis Carroll, y a embarcarnos en un viaje alucinante para descubrir las sorprendentes y variadas expresiones de esta propiedad, que está estrechamente relacionada con la asimetría. La quiralidad, por ejemplo, se manifiesta en el cuerpo humano, con un corazón que se encuentra desviado a la izquierda y un cerebro que compartimenta las funciones de forma asimétrica en sus dos hemisferios. Sin embargo, la relevancia fundamental de este fenómeno se expresa en objetos mucho más pequeños, como el ADN, con sus hélices retorciéndose invariablemente hacia la derecha, o las partículas elementales, entre las que ha prevalecido la materia sobre la antimateria, una asimetría que ha dado forma a nuestro universo.

Algas diatomeas, el otro pulmón de la Tierra

Las diatomeas, algas unicelulares capaces de producir más oxígeno que todos los bosques amazónicos, centroafricanos e indonesios juntos, son ‘el otro pulmón’ de la Tierra. El investigador del Instituto de Ciencias del Mar (CSIC) Pedro Cermeño explica, en Las diatomeas y los bosques invisibles del océano, la importancia de estos microorganismos para los ecosistemas marinos y el conjunto del planeta, y presenta algunas de sus posibles aplicaciones tecnológicas.

Con este libro podrás descubrir que en los océanos también hay bosques y desiertos, y que las diatomeas forman una parte esencial de los primeros, donde sirven de alimento para larvas, moluscos, crustáceos y peces. “Si pudiésemos acumular toda la biomasa que producen las diatomeas, en tan solo dos décadas tendríamos suficiente como para reemplazar todos los bosques tropicales del mundo”, ilustra el autor. Otra de sus cualidades es que incrementan la eficiencia de la bomba biológica, un proceso mediante el cual los ecosistemas marinos absorben dióxido de carbono (CO2) de la atmósfera y lo transfieren hacia las capas más profundas del océano, lo cual contribuye a paliar el efecto invernadero y a enfriar el clima del planeta. Si quieres saber más sobre las denominadas ‘joyas del mar’, no dejes de abrir las páginas de este libro.

Virus ‘buenos’ que combaten bacterias infecciosas

¿Existen los virus ‘buenos’? La respuesta es sí: algunos de ellos pueden usarse para luchar contra bacterias resistentes a los antibióticos, uno de los grandes retos de la biología y la medicina en la actualidad. En Los bacteriófagos. Los virus que combaten infecciones, cuatro investigadoras del CSIC en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias (Lucía Fernández, Diana Gutiérrez, Ana Rodríguez y Pilar García) nos presentan a los virus que atacan a las bacterias. Como cualquier otro agente vírico, los bacteriófagos son parásitos que necesitan infectar una célula, en este caso una bacteria, para multiplicarse en su interior; pero, a diferencia de otros virus, resultan totalmente inocuos para los humanos, los animales, las plantas y el medioambiente. El libro presenta las bacterias patógenas que se esconden en el nanomundo y traza la historia de los antibióticos, que hasta ahora en Occidente han relegado a los bacteriófagos. También explica cómo la progresiva pérdida de eficacia de la penicilina y otros compuestos con el mismo efecto están abriendo la puerta al empleo de los bacteriófagos en múltiples campos: desde la terapia fágica para la salud humana y animal, hasta biocidas para la agricultura o productos desinfectantes.

Escritos por personal investigador del CSIC, los libros de la colección ¿Qué sabemos de? son ediciones de bolsillo, por lo que resultarán un práctico compañero de viaje. Pero, si lo prefieres, también podrás leerlos en formato electrónico. ¡Buenas vacaciones y buena lectura!