Alta radiación UV, metales pesados, grandes variaciones de temperatura, poco oxígeno: algunos microbios viven en lugares que casi ni te puedes imaginar. La geomicrobióloga Dra. Judith Klatt, que trabaja desde 2022 en el Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre de Marburgo y es directora de un grupo de investigación en el Centro de Futuro «Mikrokosmos Erde», llevó a su público en la Steinmühle a un viaje de investigación para conocer a estos maestros de la supervivencia microbiana.

Trabajo interdisciplinar

La conferencia científica «Bacterias al límite» fue, al mismo tiempo, un viaje hacia los primeros microbios y los orígenes de la vida: «Se trata de entender la vida microbiana y, al mismo tiempo, los límites de la vida», dijo la Dra. Judith Klatt. Esta comprensión surge en la intersección de varias disciplinas: la física, la biología y la química.

Una dimensión temporal de gran alcance

Uno de los lugares de investigación de la Dra. Klatt es, por ejemplo, Hawái: «Nuestros trabajos nos abren una ventana a la historia de la Tierra a lo largo de una línea temporal de 4.500 millones de años», explicó la investigadora, dando así a su público una idea de la dimensión temporal que se está analizando. Además, los temas relacionados con las ciencias ambientales siempre están presentes en su estancia de investigación y ayudan a entender mejor las variaciones de la temperatura máxima y de los niveles de oxígeno y CO₂ en la atmósfera a lo largo de la historia de la Tierra. Según la Dra. Klatt, ambos aspectos están muy relacionados con el «microbioma global».

Fundamentos de la biología molecular

Los hábitats extremos siempre abren nuevos horizontes para la investigación y los equipos de investigación. Así, en microbios de hábitats extremadamente calientes o fríos se aislaron los fundamentos de la biología molecular: por ejemplo, las enzimas para las reacciones en cadena de la polimerasa (PCR) y, con ello, la base para las pruebas de paternidad y las huellas de ADN en la medicina forense. Además, microorganismos como las cianobacterias, conocidas coloquialmente como «algas azules», se encargaron y se siguen encargando de producir oxígeno, y desempeñaron un papel fundamental en el enriquecimiento de oxígeno de nuestra atmósfera durante el Precámbrico. Las cianobacterias son organismos unicelulares que viven tanto en agua dulce como salada y obtienen su energía mediante la fotosíntesis, igual que nuestras plantas verdes. En este proceso se genera oxígeno, que se escapa de las «esteras microbianas» y que el equipo del Dr. Klatt puede medir, por ejemplo, con la ayuda de microsensores.

Investigación en las condiciones más difíciles

«Trabajar sobre el terreno puede ser complicado», recordaba la ponente, por ejemplo, al hablar de una estancia de investigación en los Altos Andes, a 3.000 metros de altura. Un trayecto de 24 horas hasta el supermercado más cercano supuso para el equipo de investigación, además de tener que responder a la pregunta de investigación con métodos complejos, la difícil tarea de abastecerse por su cuenta. Hasta ahora no se ha podido constatar allí la existencia de vida estable para los microorganismos. Así que el oxígeno por sí solo no es una señal segura de vida.

Fotos impresionantes

En el Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre de Marburgo se simulan en el laboratorio las condiciones extremas con las que se encuentra el equipo de investigación sobre el terreno. «Aunque nunca se consigue reproducir del todo las condiciones de la investigación de campo tal y como son en la naturaleza, esto nos permite estudiar con gran fidelidad las enormes dinámicas que se dan en un hábitat extremo, incluso durante largos periodos de tiempo», explica la Dra. Judith Klatt, que ilustra sus explicaciones con unas fotos impresionantes y que, con su charla, ha despertado mucho entusiasmo entre los alumnos.

Investigadora destacada

La Dra. Judith Klatt contribuye con su trabajo a que Marburgo sea un centro de investigación de excelencia. En 2024, por ejemplo, el Consejo Europeo de Investigación le concedió la beca ERC Starting Grant.

La ponencia formaba parte del ciclo de conferencias «Microbes for Future» del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre de Marburgo, en colaboración con el Centro de Investigación para Estudiantes de Mittelhessen (SFZ).

Las ponencias científicas siguen adelante.

(Angela Heinemann / Dr. Sven-A. Freibert)

Transmitir temas complejos de forma adaptada al público: eso es, en el mejor de los casos, una de las competencias de los catedráticos, los profesores universitarios en general y también de los docentes. En este sentido, el director de la escuela Steinmühle, Björn Gemmer, elogió expresamente al biólogo y químico de Marburgo, el Prof. Dr. Tobias Erb, del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre, por su conferencia pública en la Steinmühle.

Unas 100 personas se acercaron para escuchar la charla sobre «Energía microbiana: nuevas vías para salir de la crisis climática». En el auditorio había alumnos de los cursos avanzados de Biología de los cursos Q2 y Q4, los alumnos del curso básico de nuestro Q4, además de personas interesadas externas y todos los miembros del grupo plus-MINT de Steinmühle.

¿En qué medida puede ayudar la microbiología a reducir el nivel de CO₂ de la atmósfera?

Ese fue el tema de la charla especializada que impartió el profesor de Biología y Matemáticas, el Dr. Sven Freibert, miembro del equipo de tutores del programa Plus-MINT de Steinmühle, y que él mismo resume así:

El «microbioma terrestre» juega un papel superimportante en el ciclo del carbono. La fijación, incluso del CO₂ antropogénico, la llevan a cabo en su mayor parte las plantas terrestres y, precisamente, los microorganismos acuáticos. Estos últimos se encuentran principalmente en los océanos de todo el mundo. Sin embargo, la eficiencia de la fijación de CO₂ por parte de los microorganismos no es muy alta. Debido a la disponibilidad relativamente alta de CO₂, tanto en la historia geológica más antigua como en la más reciente, no ha habido ni hay presión evolutiva para mejorar significativamente esa eficiencia.

La microbiología, o mejor dicho, en este caso, la microbiología sintética, y sobre todo el equipo del Prof. Dr. Tobias Erb y sus colaboradores, ha centrado ahora su investigación en este «problema» de la eficiencia. El objetivo es identificar y aislar las vías metabólicas de los microorganismos mediante métodos microbiológicos, genéticos y bioquímicos, y aumentar su eficiencia para poder utilizar finalmente estas máquinas moleculares en la fijación artificial de CO₂. Que quede claro: ¡el objetivo no es liberar microorganismos creados artificialmente!

Otra de las estrategias del equipo del profesor Erb consiste en modificar genéticamente los cultivos que se producen en grandes cantidades para que puedan fijar el CO₂ de forma más eficiente. Esto tendría, por un lado, la ventaja de que se podrían eliminar grandes cantidades de CO₂ antropogénico de la atmósfera y, por otro, que las plantas crecerían mucho más rápido, lo que a su vez haría que los alimentos estuvieran mucho más disponibles y, por lo tanto, contribuiría al abastecimiento alimentario mundial. ¡«Dos pájaros de un tiro»!

La máxima atención del público

No es habitual que el público escuche embelesado a un ponente durante toda la charla. Tobias Erb consiguió captar toda la atención durante los casi 45 minutos que duró su ponencia. Encontró el equilibrio perfecto entre tecnicismo y claridad, y en la ronda de preguntas posterior, de unos 30 minutos, quedó claro que había «cautivado» a la audiencia con el contenido.

Al final, Erb elogió expresamente el gran interés mostrado por los alumnos y alumnas de Steinmühlen, así como la calidad de sus preguntas.

El ponente despertó el interés por la investigación

El profesor Erb empezó presentando el Instituto Max Planck de Marburgo como uno de los 86 institutos Max Planck que hay en total. Destacó la calidad de la investigación, que se refleja, entre otras cosas, en los numerosos premios que ha recibido, incluidos varios premios Nobel. El científico destacó el trabajo de los equipos internacionales de investigación y despertó el interés por la investigación en ciencias naturales.

El Centro de Investigación Escolar de Mittelhessen, como organizador

Para terminar, el director del colegio Steinmühlen, Björn Gemmer, dio las gracias no solo al ponente, el Prof. Dr. Tobias Erb, y a la Dra. Virginia Geisel, responsable de prensa, sino también al Centro de Investigación para Alumnos de Mittelhessen, que fue el impulsor y organizador del evento. Como parte de este grupo, el colegio Steinmühle acoge cuatro charlas del ciclo «Microbes@School».

(Gem / Dr. S. Freib / Heinm)