Columna gigante de Winogradsky

Un poco de contexto histórico.

El científico ruso Sergei Winogradsky (1856-1953) estaba especialmente interesado en el estudio de la diversidad bacteriana del suelo y del agua, especialmente las bacterias que utilizan compuestos de nitrógeno y de azufre. Para ello ideó un sistema que todavía resulta extraordinariamente útil y al que se ha bautizado con el nombre de “columna de Winogradsky”.

Gracias a las enormes posibilidades de estudio y observación de las bacterias que ofrece la columna ideada por él, Winogradsky fue capaz de proponer el concepto de “organismo quimiolitotrofo”, organismo capaz de oxidar compuestos inorgánicos para la obtener la energía necesaria para llevar a cabo sus funciones metabólicas.

Pero, ¿qué es una columna de Winogradsky?

Pues básicamente se podría definir como un sistema de cultivo bacteriano en el que son los propios microorganismos los que se organizan para terminar creando un interesantísimo ecosistema bacteriano (de origen artificial) que va evolucionando a lo largo del tiempo.

Es precisamente esa evolución lo que permite observar y estudiar los cambios que las comunidades bacterianas sufren a lo largo del tempo en función de las variaciones que ellas mismas provocan en el medio en el que viven y se desarrollan.

Y ¿cómo se hace una columna de Winogradsky?

El fundamento básico es extraordinariamente sencillo. Consiste simplemente en un cilindro transparente en cuyo interior se introduce el sedimento (lodo) cuya comunidad bacteriana se desea estudiar. Es aconsejable que el lodo lleve incorporada abundante materia orgánica que servirá como puente de carbono, así como añadirle pequeñas cantidades de algunos compuestos como carbonato de calcio (que actúa de tampón) y sulfato de calcio (fuente de azufre).

Es conveniente compactar el sedimento de manera que no queden burbujas de aire que podrían alterar el funcionamiento del ecosistema recién “creado”.

El resto del cilindro se rellena con agua y, finalmente, se cubre para evitar la evaporación y se coloca en un lugar iluminado pero sin que la luz del sol incida directamente sobre la columna.

¿Qué sucede una vez creada la columna?

Durante las primeras semanas aparentemente no sucede nada, es decir, no se observa nada destacable a simple vista. El agua de la parte superior se va quedando cada vez más clara al sedimentar las partículas que llevaba en suspensión, y la parte inferior de la columna se oscurece cada vez más, quizás por los procesos anaeróbicos que tienen lugar en esa parte del sedimento a la que prácticamente no llega el oxígeno.

Pero hacia los tres meses más o menos, las cosas empiezan a cambiar visiblemente.

En la parte superior se ven ya poblaciones de cianobacterias, que se identifican por las tonalidades verdes de los tapices que empiezan a recubrir tanto las paredes del cilindro como la superficie del sedimento. A lo largo de la columna se empiezan a observar “manchas” de color amarillo, blanco, verde, púrpura , rojo y negro que corresponden a las diferentes poblaciones bacterianas que han ido evolucionando en las zonas en las que las condiciones físico-químicas les resultan más favorables.

El resultado final es de una belleza extraña y extraordinaria, que no es más que el resultado de la creación y el establecimiento de un nuevo ecosistema en el que tanto la materia como la energía fluyen entre los diferentes componentes bacterianos. Un ejemplo magnífico de muchos de los ciclos biogeoquímicos que regulan el funcionamiento de los ecosistemas de nuestro planeta.

¿Por qué una columna gigante?

Una columna de Winogradsky puede tener prácticamente cualquier tamaño (no conozco un tamaño mínimo ni uno máximo definido). Se pueden crear columnas en pequeños tubos de ensayo o en grandes cilindros, como es nuestro caso.

Nuestra “columna gigante” responde a la necesidad de poder mostrar cómo es y cómo evoluciona este ecosistema en un espacio público como es el CosmoCaixa de Barcelona, entidad que nos pidió su realización para la magnífica exposición permanente titulada Universo, que se inauguró a principios del verano de 2019.

Junto a la columna expuesta en la sala, se exhibe también un vídeo creado a partir de las fotografías que fuimos tomando día a día durante los tres meses que mantuvimos la columna en evolución (o maduración) en nuestro estudio de Science into Images antes de colocarla en su ubicación definitiva en la sala. De esa manera los visitantes de CosmoCaixa pueden observar la evolución desde su inicio.

Podéis ver el proceso completo de creación de nuestra columna gigante, desde la recogida del sedimento hasta el resultado final en el vídeo que hemos editado para nuestro canal de YouTube.