Lo han hecho en las instalaciones del sincrotrón ALBA, en Cerdanyola del Vallès, a unos diez kilómetros de Barcelona, la mayor, más compleja y más cara infraestructura científica construida en España, inaugurado en 2012, lo que lo convierte en uno de los más avanzados del mundo en su género. Se trata de uno de los diversos tipos de aceleradores de partículas existentes, en el que la radiación lumínica que emiten unos electrones que viajan en el vacío más absoluto por un enorme anillo al 99,99999% de la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo) hace posible visualizar objetos de un tamaño de nanómetros (la milmillonésima parte de un metro) y, con ello, explorar los más diminutos componentes de la materia.
Los electrones dan un millón de vueltas por segundo a un anillo de 270 metros de largo
Las cifras del sincrotrón asombran. Los electrones dan un millón de vueltas por segundo al circuito anular de 268 metros. Unos potentes electroimanes, que generan un campo magnético hasta 50.000 veces más potente que el terrestre, les obligan a tomar las curvas del mismo -si no, su trayectoria sería siempre rectilínea-. Y, al hacerlo, "despiden unos fotones billones de veces más luminosos que los de la superficie del Sol", explica a EcoAvant.com Montse Pont, jefe de operaciones de los aceleradores de la instalación, que compara su funcionamiento con el de un televisor de rayos catódicos.
Entre otros muchos instrumentos científicos, esta radiación increíblemente intensa hace funcionar un microscopio de rayos X de muy baja longitud de onda, los que mejor penetran en la estructura atómica. Sólo hay otros dos microscopios similares en el mundo, uno en Berkeley (California, Estados Unidos) y el otro en Berlín (Alemania).
¿Y cuál es el objetivo de escudriñar a estos seres diminutos en tan gigantesco aparato? Los investigadores analizan mediante este potentísimo instrumento el proceso de formación de los cocólitos, estructuras de carbonato de calcio que se generan en el interior de algunas algas marinas unicelulares, llamadas por esta razón cocolitóforos, hasta cubrirlas externamente por completo, un proceso de biomineralización que puede ayudar a comprender cómo progresa y de qué manera nos está afectando el aumento global de las temperaturas causado por la acción humana desde el inicio de la era industrial.
Sumidero de carbono
La generación de calcio en los cocolitóforos es una fuente de información sobre la influencia del efecto invernadero en los ecosistemas marinos y sobre en qué medida el mar puede seguir actuando como sumidero de dióxido de carbono, labor en la que la flora microscópica desarrolla un papel fundamental. La presencia de estas algas en una zona concreta está directamente relacionada con la temperatura del agua y, cuando se sepa cómo se han formado, el estudio de la composición química de los restos de millones de estos seres sedimentados en el fondo marino durante milenios puede ofrecer datos fundamentales sobre cambios climáticos registrados en el pasado.
Las células analizadas, de la especie Emiliana huxleyi, fueron congeladas a temperaturas criogénicas -iguales o inferiores a la de ebullición del nitrógeno, 195,79 grados centígrados bajo cero- para mantenerlas vivas y preservar su estructura interna, y una técnica similar a la de un TAC médico, aunque con una resolución un millón de veces superior, permitió reconstruir la misma de forma tridimensional. También se realizaron análisis de espectroscopia -del grado de absorción o emisión de radiaciones electromagnéticas- en cada uno de los píxeles de las imágenes logradas por el microscopio. Así se han podido identificar diferentes partes internas de la célula que actúan como depósitos de calcio.
Los cocolitóforos producen estructuras de carbonato de calcio que cubren sus células
Esta investigación ha ofrecido los primeros datos de la distribución del calcio en las células de los cocolitóforos", revela André Scheffel, autor principal del estudio, publicado en la revista Nature Communications. El siguiente paso será estudiar la composición química de las diferentes fases de formación del calcio y dilucidar de qué forma se genera este elemento en el interior de la célula y más tarde en el exterior hasta cubrir totalmente su superficie externa. Para ello, los científicos cuentan con seguir recurriendo al ALBA.
Las aplicaciones de un sincrotrón son numerosas y variadas: en el ALBA se han analizado pinturas góticas y vidrieras tintadas antiguas procedentes de Egipto y Siria, se ha obtenido el primer mapa tridimensional de células infectadas por la hepatitis C, se ha estudiado cómo combatir el parásito que causa la malaria, se han escrutado aditivos para el cemento y se ha verificado cómo los procesos de cristalización de las grasas pueden proporcionar datos irrefutables a la hora establecer la calidad de jamones de bellota, chocolates o aceites de oliva.
En otros sincrotrones -hay medio centenar en el mundo- se logró ver el interior de huevos de dinosaurio sin dañarlos y se descubrió por qué cambiaban de color algunos cuadros de Van Gogh. Algunos aparatos de este tipo más pequeños, de unos 50 metros, aceleran linealmente iones de carbono y los dirigen con enorme precisión hacia tumores cancerígenos para destruirlos sin dañar los tejidos adyacentes.
En el terreno medioambiental, el ALBA se ha usado para analizar la estructura de un nuevo material semiconductor y magnético diseñado para ser usado en pilas de combustible susceptibles de alimentar móviles, ordenadores o coches eléctricos (una investigación de la universidad italiana de Padua) o para estudiar la presencia de arsénico en los suelos de antiguas minas, y de qué manera este peligroso elemento puede ser arrastrado por el agua y contaminar acuíferos y corrientes fluviales (por parte del Instituto de Ciencias Agrarias del Consejo Superior de Investigaciones Científicas). Literal y figuradamente, el sincrotrón ha arrojado luz sobre ambas cuestiones.
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