Giardia lamblia. Este organismo unicelular enferma a las personas si es encontrado en el agua que beben. Crédito de la foto: H. Lindquist, US EPA. [Más]

Durante miles de años, los humanos han estado pastoreando. Ovejas. Cabras. Ganado. No siempre es sencillo y los pastores modernos por lo general tienen ayuda. Utilizan perros pastores para mantener sus bestias juntas. Estos perros son asombrosos; si pueden verlo, pueden pastorearlo.

¿Pero que hace usted si quiere pastorear, digamos, microbios?

No es tan tonto como parece. A bordo de una nave espacial, por ejemplo, unos pocos microbios flotando en el suministro de agua potable podrían ser un precursor de problemas por venir. Lo mismo pasa con los suministros de agua urbanos. ¿Qué sucede si los terroristas vaciasen elementos patógenos en la reserva de una ciudad? El pastorear microbios para hacer pruebas y erradicarlos podría ser todo un éxito.|

Los investigadores en la Universidad A&M; de Texas auspiciados por la NASA están trabajando sobre un dispositivo prototipo, una especie de perro pastor eléctrico, que será capaz de pastorear a los microbios. El principio es muy simple: las membranas celulares de algunos patógenos están cargadas negativamente. Por lo tanto, los campos eléctricos podrían ser utilizados para meter al corral a las pequeñas bestias.

Los detectores convencionales de microbios trabajan con muy pequeños volúmenes de agua, generalmente entre 10 y 50 millonésimas de litro. Eso puede ser un problema: Si los microbios peligrosos están ampliamente dispersados por el agua – como pueden estarlo en las fases iniciales de infestación – las probabilidades de encontrar microbios en tal pequeña muestra son muy pobres. Escoger una muestra para realizar la prueba que contiene un microbio dañino es una proposición de suerte.

'La barrera más grande para cualquier agencia – ya sea Seguridad Nacional o para la NASA o para la EPA o cualquier otra – es tener que monitorear una gran cantidad de agua [para pequeñas cantidades de microbios]”, indica Suresh Pillai de Texas A&M.;

Pillai y su colaborador, el profesor en ingeniería de la Texas A&M; Ali Beskok, han recibido recientemente una beca de la Oficina de la NASA de Investigaciones Biológicas y Físicas para resolver este problema.

El aparato que Pillai y Beskok están diseñando para la NASA utilizará electrodos cargados positivamente para atraer a las bacterias. La “bolsa” membranosa que separa los órganos internos de una bacteria del mundo exterior está hecha de algún tipo de molécula grasa. Embebida en esta membrana existen una gran cantidad de moléculas mayores de proteínas y carbohidratos que controlan la interacción del microbio con el mundo exterior. Estas moléculas embebidas tienen cada una de ellas un patrón distintivo de regiones cargadas positiva y negativamente en sus superficies. Para los niveles de pH (esto es, acidez) típicos del agua que bebemos, la carga neta de estas moléculas embebidas es por lo general ligeramente negativa, por lo que serán conducidas a un electrodo cargado positivamente.

Esquema jocoso de una membrana celular típica. [Más]

Su dispositivo canalizaría alrededor de 5 litros de agua reciclada por hora a través de cientos de tubos paralelos, cada uno de sólo un cuarto de milímetro de ancho. El pequeño tamaño de estos tubos asegura que cualquier microbio presente en el agua pasará por el electrodo positivo que recubre la pared del tubo y será atrapado en él. Ocasionalmente, el electrodo es desconectado y los microbios recolectados son vaciados en un segundo aparato similar que los concentra más aún. Después de un nuevo paso de reducción de volumen, la mayoría de los virus y de las bacterias de docenas de litros de agua son acorralados en un mililitro de agua – una pequeñez – que entonces puede ser automáticamente analizada para ver si contiene especies peligrosas.

'Cuando ya se puede obtener un gran volumen de muestras en un pequeño volumen, entonces el detectar los organismos en tan pequeño volumen es ya muy sencillo”, dice Pillai.
El dispositivo debería de ser capaz de capturar más del 90 por ciento de los microbios que pasan a través de él, dice Pillai. Actualmente él y Beskok están haciendo investigaciones para ayudar en el diseño final – comprobando para ver que tan fuerte debe de ser el electrodo y por ejemplo, cual es el ancho óptimo y el número de micro tubos. Esperan tener un prototipo listo para probarse en aproximadamente un año.

Simulación de microbios (micro esferas sintéticas) con un tinte fluorescente son atraídos por electrodos cargados positivamente. Vea los signos de más (+) y menos (-) que denotan la carga de los electrodos.

'También obtuvimos becas del Estado de Texas para desarrollar un dispositivo similar para probar las reservas de agua potable”, dice Pillai. “Los servicios públicos de agua de la ciudad de El Paso (Texas) dijeron que nos permitirían probar nuestro dispositivo en el sistema de distribución y ver si realmente funciona”.
'Otra versión de nuestro dispositivo que sería más pequeño que un encendedor será diseñada para utilizarse en el espacio”.

Vendría muy bien a bordo de la Estación Espacial Internacional por ejemplo. Y ciertamente que tales dispositivos serían necesarios para viajes largos a la Luna y Marte. Lejos de la Tierra, la provisión de agua potable de una nave sería continuamente reciclada, obteniendo agua de cualquier fuente posible – aún de las propias exhalaciones respiratorias y de la orina de un astronauta. El pastoreo de microbios en semejante ambiente es obviamente una buena idea.

Con un pastor eléctrico a bordo, los astronautas pueden acorralar microbios y manejarlos, antes de que su abundancia se salga fuera de control.