Los magnetosomas forman una cadena dentro de la célula de la bacteria que muestra la criotomografía electrónica (TEC). Crédito:10.1039 / C7NR08493E
Las bacterias magnetotácticas pueden sentir el campo magnético de la Tierra a través de nanopartículas magnéticas en su interior que actúan como una brújula interna. Los equipos y expertos españoles de Helmholtz-Zentrum Berlin han examinado ahora la brújula magnética de Magnetospirillum gryphiswaldense en BESSY II. Sus resultados pueden ser útiles en el diseño de dispositivos de actuación para nanorobots y nanosensores para aplicaciones biomédicas.
Las bacterias magnetotácticas se encuentran generalmente en sedimentos marinos y de agua dulce. Una especie, Magnetospirillum gryphiswaldense, se cultiva fácilmente en el laboratorio, con o sin nanopartículas magnéticas en su interior, dependiendo de la presencia o ausencia de hierro en el entorno local. "Así que estos microorganismos son casos de prueba ideales para comprender cómo se construye su brújula interna, "explica Lourdes Marcano, estudiante de doctorado en física de la Universidad del País Vasco en Leioa, España.
Las células de Magnetospirillum contienen una serie de pequeñas partículas de magnetita (Fe 3 O 4 ), cada uno de aproximadamente 45 nanómetros de ancho. Estas nanopartículas, llamados magnetosomas, generalmente se organizan como una cadena dentro de las bacterias. Esta cadena actúa como un imán dipolo permanente y es capaz de reorientar pasivamente todas las bacterias a lo largo de las líneas del campo magnético de la Tierra. "Las bacterias existen preferentemente en las zonas de transición oxi / anoxi, "Marcano dice, "y la brújula interna podría ayudarlos a encontrar el mejor nivel en la columna de agua estratificada para satisfacer sus necesidades nutricionales". Los científicos españoles examinaron la forma de los magnetosomas y su disposición dentro de las células utilizando varios métodos experimentales como la criotomografía electrónica.
Se analizaron muestras de cadenas de magnetosomas aisladas en BESSY II para investigar la orientación relativa entre la dirección de la cadena y el campo magnético generado por los magnetosomas. "Los métodos actuales empleados para caracterizar las propiedades magnéticas de estas bacterias requieren el muestreo de cientos de cadenas de magnetosomas no alineados. Utilizando microscopía de emisión de fotoelectrones (PEEM) y dicroísmo circular magnético de rayos X (XMCD) en HZB, somos capaces de detectar y caracterizar las propiedades magnéticas de cadenas individuales, "explica el Dr. Sergio Valencia, HZB. "Ser capaz de visualizar las propiedades magnéticas de las cadenas de magnetosomas individuales abre la posibilidad de comparar los resultados con predicciones teóricas".
Los experimentos en BESSY II revelaron cómo un campo magnético externo cambia la orientación de las partes de la cadena. Crédito:10.1039 / C7NR08493E
En efecto, los experimentos revelaron que la orientación del campo magnético de los magnetosomas no se dirige a lo largo de la dirección de la cadena, como se suponía hasta ahora, pero está ligeramente inclinado. Como sugiere el modelado teórico del grupo español, esta inclinación podría explicar por qué las cadenas de magnetosomas no son rectas sino de forma helicoidal. Es muy importante una comprensión más profunda de los mecanismos que determinan la forma de la cadena, dicen los científicos. Los inventos de la naturaleza podrían inspirar nuevas soluciones biomédicas, como los nanorobots propulsados por sistemas de flagelos en la dirección proporcionada por su cadena de magnetosomas.
