Observar las criaturas microscópicas que llenan nuestros océanos es un trabajo importante, pero vigilar una en la naturaleza es prácticamente imposible, y hacerlo en un plato no es lo mismo. Sin embargo, esta ‘cinta de correr hidrodinámica’ ofrece lo mejor de ambos mundos: una columna de agua interminable para que las criaturas naden, sin dejar el ojo vigilante de un microscopio automático.
La máquina de gravedad, como se le llama, es una creación de los investigadores de Stanford con el profesor de bioingeniería Manu Prakash. Él y algunos estudiantes, durante un viaje de investigación a Madagascar, habían construido un tubo de un metro de largo un poco torpe con un microscopio adjunto que podía seguir a una criatura mientras se movía hacia arriba y hacia abajo. Pero estos microorganismos a veces viajan cientos de metros al día para perseguir el sol o los nutrientes del agua.
“No hemos tenido la oportunidad de observar esta vida en su propio hábitat… o en los últimos 200 años, hemos estado haciendo microscopía con confinamiento. Tendría que tener un tubo de un kilómetro de largo si quisiera rastrear un organismo a más de un kilómetro ”, dijo Prakash. “Mientras pensábamos en este problema, nos dimos cuenta: estaba este ‘¡ajá!’ momento en el que pensamos, en lugar de un tubo largo, ¿y si los dos extremos del tubo estuvieran conectados? “
Créditos de imagen: Universidad Stanford
El dispositivo es, en retrospectiva, casi obvio. En lugar de tener un microscopio apuntando hacia abajo a un plato donde las criaturas nadan en un charco de agua poco profundo, nada como su entorno natural, tiene uno apuntando hacia un lado a un circuito de vidrio cerrado lleno de agua y los organismos de interés. Pueden nadar libremente hacia arriba y hacia abajo y, mientras lo hacen, el bucle gira lentamente para mantenerlos dentro del marco del microscopio.
Un sistema de visión por computadora conectado al microscopio 3D rastrea cuidadosamente la ubicación de la criatura objetivo y la mantiene enfocada, mientras que los sistemas auxiliares anotan las distancias exactas recorridas y otras métricas.
El equipo ha utilizado el dispositivo para capturar todo tipo de comportamientos hermosos y científicamente interesantes de organismos microscópicos.
“Es justo decir que cada vez que introducimos un organismo en este instrumento, descubrimos algo nuevo”, dijo Prakash.
Una de esas novedades es el hecho, obvio al inspeccionar a estas criaturas de esta manera, que a pesar de vivir en un ambiente fluido y en una escala de micrones, la gravedad es un factor importante en sus vidas. “Todos son conscientes de la gravedad y a todos les importa la gravedad”, dijo Prakash. Exactamente cómo sería muy difícil de decir hasta la creación de esta máquina, que permite a los científicos observar estos comportamientos directamente, de ahí el nombre.
Créditos de imagen: Universidad Stanford
Créditos de imagen: Universidad Stanford
Las imágenes producidas por el instrumento son visualmente deslumbrantes e interesantes incluso para un profano, y capturar el interés del público en general es muy difícil de lograr cuando se trata del campo de la microbiología marina. Los ojos de las personas tienden a ponerse vidriosos cuando se habla de los hábitos migratorios diurnos de los dinoflagelados, pero ver a una de estas hermosas criaturas de cerca y enfocada, haciendo lo que mejor sabe hacer (sea lo que sea), es simplemente fascinante.
Si bien el agua permanece en el circuito (idealmente, “hacemos explotar ruedas en nuestro laboratorio”, señaló Prakash), eso no significa que sea un sistema totalmente cerrado.
“Podemos introducir cosas basándonos en lo que está haciendo la criatura”, dijo el estudiante de posgrado Deepak Krishnamurthy. “Podemos introducir nutrientes, vincular la intensidad de la luz a ello, es un circuito de retroalimentación entre el organismo y su entorno. También estamos trabajando para hacer eso con la presión, la temperatura y otros aspectos del océano “.
No podía evitar la idea de que había visto algo como esto antes, y bien avanzado el desarrollo de la Máquina de gravedad, el propio Prakash se encontró con una idea similar de los años 50, un bucle mucho más grande que solía hacer un biólogo marino llamado Hardy. Permita que las medusas naden sin cesar de manera similar. Por supuesto, el dispositivo actual solo podría suceder con la tecnología avanzada de aprendizaje automático y robótica que tenemos hoy, pero como dijo Prakash, “el contexto histórico es bastante hermoso, en realidad. Nos divertimos mucho en el laboratorio “.
La máquina de gravedad de Stanford no fue la primera, entonces, y el equipo quiere asegurarse de que tampoco sea la última, publicando todos los detalles sobre cómo construir y ejecutar el instrumento.
“Tuvimos cuidado de hacerlo lo más abierto posible, y eso afectó nuestras elecciones de hardware y software”, dijo Krishnamurthy. “La intención es que sea completamente de código abierto para fines de investigación. Usamos algoritmos de código abierto para el seguimiento, escribimos los nuestros para los controles que lo mantienen enfocado, la interfaz de usuario para observar y recopilar datos “.
“Daremos instrucciones a las personas para que creen esto en el propio sitio gravitymachine.org”, agregó Prakash. Se puede usar un microscopio ordinario con algunas modificaciones y algunas piezas fáciles de obtener, y en última instancia, no es más de lo que un laboratorio podría hacer para crear o personalizar su propio equipo de todos modos. Incluso insinuó una “edición casera” que podría mostrarle a un usuario curioso qué estaban haciendo las criaturas en la interminable columna de agua. Es como tener a tus monos marinos en directo en la televisión.
Las especificaciones exactas de la máquina de gravedad se publicarán pronto, al igual que el primer artículo del equipo que utiliza el dispositivo para descubrir algo nuevo y extremadamente extraño: diatomeas que pueden controlar voluntariamente su propia densidad para subir o bajar en la columna de agua. Puede leer más sobre el dispositivo en su sitio o en esta publicación de noticias de Stanford.
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