Los microbios marinos juegan un papel importante en la productividad y el funcionamiento de nuestros océanos, pero los científicos que estudian su comportamiento enfrentan muchos desafíos.

Los instrumentos oceanográficos tradicionales toman muestras de grandes volúmenes de agua de mar (hasta decenas de litros), pero las interacciones microbianas tienen lugar a una escala de microlitros.

Ingenieros y microbiólogos en Australia, Estados Unidos y Suiza han formado una asociación única para superar estas limitaciones. El equipo ha desarrollado un dispositivo que permite a los ecologistas microbianos investigar el comportamiento microbiano en su entorno natural.

El nuevo dispositivo aprovecha los avances recientes en microfabricación y técnicas de microfluidos que también abre un abanico de posibilidades para la investigación biomédica y el biomonitoreo de la calidad del agua. El desarrollo, pruebas y primeros resultados de campo del dispositivo, conocido como el ensayo de quimiotaxis in situ (ISCA), han sido publicados en Microbiología de la naturaleza .

"Hasta ahora realmente no ha habido forma de sondear el comportamiento de los microbios marinos hacia ciertas sustancias químicas in situ," "dice el microbiólogo marino y coautor principal, el Dr. Jean-Baptiste Raina.

Dr. Raina, del Clúster de Cambio Climático de la Universidad de Technoloy Sydney (UTS), dice que así como algunas personas se sienten atraídas por el olor de la comida o los perfumes, los microbios son atraídos por sustancias químicas específicas.

"Este comportamiento se llama quimiotaxis y es importante porque el agua de mar no es homogénea. El mundo a microescala en el que habitan los microbios es increíblemente irregular, con una serie de procesos que conducen a puntos críticos de nutrientes, y es en estos microambientes donde tiene lugar toda la acción microbiana ".

Ben Lambert, ingeniero del MIT, también coautor principal, dice, "Con el ISCA realmente estamos abriendo la puerta para poder interrogar este comportamiento en el entorno natural. Nuestros hallazgos iniciales han demostrado que la quimiotaxis tiene lugar entre los microbios marinos y esto valida muchos años de experimentos de laboratorio e hipótesis sobre este comportamiento. en el océano."

El ISCA es uno de los primeros dispositivos experimentales que combina la microingeniería con los análisis genómicos y químicos en el entorno natural. El dispositivo de un solo uso, aproximadamente del tamaño de una tarjeta de crédito, está hecho de materiales inertes y consta de depósitos de tamaño microlitro. Estos pueden llenarse con diferentes productos químicos que luego se difunden en el agua de mar circundante.

Los microbios pueden responder a una sustancia química específica mediante el uso de quimiotaxis para nadar en el pozo. Los investigadores pueden recuperar el contenido del depósito y contar cuántos microbios responden a una sustancia química determinada, así como determinar su identidad y función.

Profesor Roman Stocker, que fue pionero en la tecnología de microfluidos ambientales, dice que el dispositivo aprovecha los rápidos avances en la impresión 3D y está diseñado para ser robusto, fácil de hacer y fácil de usar.

"Esto significa que será accesible para una amplia base de usuarios y no requiere una capacitación extensa. Este es un aspecto crítico del diseño si esperamos tener una fuerte adopción por parte de los científicos en todos los campos". " él dice.

Los autores creen que con su facilidad de uso y su diseño para cerrar la brecha entre la química acuática y la microbiología con observaciones in situ, será de gran interés para la comunidad científica en general.

El profesor asociado Justin Seymour dice que la "herramienta innovadora ayudará a reformar nuestra percepción de los procesos microbianos en una variedad de hábitats acuáticos".

"Creemos que su aplicación ayudará a responder preguntas fundamentales en la oceanografía microbiana. También será potencialmente útil en otros entornos, incluido el monitoreo de la calidad del agua y la prospección de organismos que puedan ayudar a los esfuerzos de biorremediación". " él dice.