Las bacterias del cable: los microelectricistas del barro que fabrican cables metálicos para respirar bajo el lodo
Bajo la superficie del fango, un ejército invisible de microbios trabaja sin descanso tendiendo hilos eléctricos para sobrevivir. Estas bacterias, capaces de transportar electrones a distancias de varios centímetros, construyen estructuras metálicas orgánicas de 20.000 kilómetros o más que rivalizan con los materiales más avanzados creados por el ser humano.
Por Enrique Coperías
Ilustración inspirada en las bacterias del cable, microorganismos que viven bajo el lodo y construyen estructuras metálicas orgánicas para conducir electricidad y respirar. Estas diminutas ingenieras naturales tejen nanocables de níquel y azufre con una eficiencia comparable a la de los metales. Imagen generada con DALL-E
En los fondos fangosos de ríos, lagos y océanos, donde el oxígeno apenas llega y la vida parece aletargada, existe una comunidad invisible de microingenieros eléctricos. Son las bacterias del cable, microorganismos filamentosos capaces de transportar electricidad a lo largo de varios centímetros, para conectar zonas sin oxígeno con otras donde sí lo hay. Una especie de red eléctrica viva bajo el barro.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha resuelto el enigma de cómo lo consiguen. Según un estudio liderado por el bioquímico Filip Meysman, ingeniero químico en la Universidad de Amberes (Bélgica), estas bacterias fabrican estructuras metálicas orgánicas basadas en níquel y azufre que funcionan como nanocables altamente conductores, una innovación biológica sin precedentes.
El trabajo, publicado en bioRxiv, revela que los filamentos bacterianos están formados por placas moleculares de níquel unidas a compuestos orgánicos, ensambladas y trenzadas hasta crear fibras flexibles que rivalizan con los mejores conductores eléctricos sintéticos fabricados por los humanos.
«Lo que hemos encontrado es, literalmente, una forma de vida que fabrica su propio cable metálico —explica Meysman. Y añade—: La naturaleza ha inventado una versión biológica de los materiales metal-orgánicos por los que los químicos acaban de recibir el Premio Nobel de Química».
Las bacterias del cable: una red eléctrica viva bajo el lodo
Las bacterias del cable, descritas por primera vez en 2009 en el puerto de Aarhus, en Dinamarca, pertenecen a la especie Candidatus Electrothrix gigas. Se alimentan de sulfuro de hidrógeno, un gas maloliente y tóxico que abunda en los sedimentos profundos. Para obtener energía, extraen electrones del sulfuro y los transfieren al oxígeno disponible en la superficie. Esa diferencia de energía entre el sulfuro, rico en electrones, y el oxígeno, que los acepta, les permite respirar y crecer.
El problema es que el oxígeno y el sulfuro no están en el mismo sitio. La solución evolutiva fue tan ingeniosa como inesperada: dividir el trabajo. Las bacterias se organizan en largas cadenas de miles de células que comparten una misma envoltura externa y un sistema eléctrico común, capaz de mover electrones desde las capas profundas hasta la superficie. Así, todo el filamento se comporta como un superorganismo conductor, una especie de snorkel biológico que permite respirar a distancia.
🗣️ «Estamos ante un fenómeno único en biología —señala en la revista Science Derek Lovley, microbiólogo de la Universidad de Massachusetts Amherst y pionero en el estudio de microorganismos eléctricos—. Miles de bacterias cooperan para construir una sola entidad funcional que actúa como un cable vivo».
Hasta ahora se han observado filamentos de hasta cinco centímetros de longitud, formados por más de 25.000 células. En un metro cuadrado de sedimento puede haber unos 20.000 kilómetros de cables bacterianos, suficientes para alterar la química del entorno: modifican el pH, movilizan minerales y afectan a los ciclos de nutrientes, como el hierro y el fósforo. Pero, pese a más de una década de estudios, el secreto de su conductividad seguía sin resolverse.
Investigadores han revelado cómo las bacterias filamentosas construyen cables coaxiales biológicos capaces de conducir electricidad para alimentarse en el lodo. Cortesía: Nils Risgaard-Petersen y Lars Peter Nielsen / Wikimedia Commons
Cómo construyen sus cables metálicos orgánicos
El grupo de Meysman ha desentrañado esa estructura con una batería de técnicas avanzadas de microscopía y espectroscopía. Bajo el microscopio electrónico, los filamentos muestran una serie de crestas paralelas que recorren la superficie bacteriana; dentro de cada una, se alojan fibras conductoras de unos 50 nanómetros de grosor. Al ampliar aún más la imagen, las fibras se revelan como haces trenzados de nanocintas mucho más finas, ricas en níquel y azufre.
Mediante análisis de fluorescencia de rayos X y modelización computacional, el equipo descubrió que las bacterias capturan trazas de níquel del entorno y lo combinan con compuestos orgánicos azufrados para formar placas planas moleculares. Estas se apilan y entrelazan formando las nanocintas, que a su vez se agrupan en haces flexibles, del mismo modo que los cables de cobre de un electrodoméstico.
🗣️ «Es impresionante cómo la evolución ha optimizado esta estructura —comenta en Science Lars Peter Nielsen, electromicrobiólogo de la Universidad de Amberes que no participó en el trabajo—. Si se confirma, es un paso enorme para entender de qué son capaces las bacterias del cable. Llevamos años persiguiendo esta respuesta».
El resultado es un entramado de conductores biológicos cuya organización recuerda a las armazones metal-orgánicas (MOF), materiales híbridos de metal y carbono que los químicos sintetizan por su gran capacidad para conducir electricidad, almacenar gases o catalizar reacciones químicas. De hecho, el estudio propone que las bacterias del cable podrían ser el primer caso conocido de un MOF biológico.
Un material vivo con propiedades electrónicas cuánticas
El complejo molecular responsable de la conductividad, bautizado como NiBiD, de nickel bis(dithiolene), combina átomos de níquel con ligandos orgánicos ricos en azufre y carbono. Su disposición plana y conjugada permite que los electrones circulen con fluidez a lo largo de la molécula, creando una especie de carretera electrónica orgánica. Al apilarse, los NiBiD forman nanorreglas alineadas que atraviesan toda la bacteria.
Los experimentos revelan conductividades entre 5 y 500 siemens por centímetro, y posiblemente más de 10.000 S/cm si se considera solo la parte activa del haz. «Es una cifra sin precedentes en un material biológico —subraya Bob Schroeder, químico de la University College de Londres y coautor del estudio—. Estos cables bacterianos superan en dos órdenes de magnitud a los polímeros metálicos más avanzados fabricados por el ser humano».
La conductividad se mantiene incluso a temperaturas cercanas al cero absoluto, lo que sugiere la participación de efectos cuánticos, como el acoplamiento vibrónico entre electrones y vibraciones moleculares. Este comportamiento, más propio de materiales cuánticos, convierte a las bacterias del cable en un laboratorio natural de física de la materia condensada.
Un diseño que recuerda al trenzado humano
La analogía con los cables eléctricos no es casual. Cada filamento bacteriano actúa como un cordón multicelular trenzado, en el que cada fibra contiene decenas de nanocintas entrelazadas. Este diseño confiere resistencia mecánica, flexibilidad y redundancia eléctrica: si una fibra se rompe, otras siguen conduciendo.
«Lo extraordinario es que estas estructuras no solo son conductoras, sino también autorreparables y adaptables —explica Henricus Boschker, coautor del estudio—. Pueden doblarse, girar o crecer sin perder la conexión eléctrica».
El secreto, añade Boschker, reside en la arquitectura jerárquica: desde los enlaces moleculares de níquel y azufre hasta la organización a escala de células y filamentos, todo está alineado para mantener la corriente fluyendo. Es una lección de diseño evolutivo que los ingenieros de materiales empiezan a estudiar con atención.
Inspiración para la bioelectrónica y la inteligencia artificial
El descubrimiento llega en un momento simbólico: apenas unas semanas después de que el Premio Nobel de Química reconociera a los creadores de los materiales metal-orgánicos sintéticos (MOF). La coincidencia no pasó desapercibida para los científicos. «Es como si la naturaleza nos dijera: “esto ya lo inventé yo hace millones de años” —bromea Meysman— Las bacterias del cable son las verdaderas pioneras de los MOF naturale».
El investigador belga cree que este hallazgo abre una vía hacia la bioelectrónica sostenible. Las bacterias podrían servir como modelo para fabricar dispositivos electrónicos flexibles y biocompatibles, capaces de conducir electricidad con un uso mínimo de metales y energía. «Imaginemos materiales que crecen por sí solos, que se reparan y que no generan residuos tóxicos —plantea Meysman—. Eso es lo que la evolución microbiana ya ha conseguido».
Lovley coincide en esto con Meysman: «Estamos empezando a adaptar conductores bacterianos para crear sensores químicos, neuronas artificiales o incluso dispositivos que generen electricidad a partir de la humedad del aire. Quizás las bacterias del cable nos inspiren el siguiente salto tecnológico».
Imágenes al microscopio de luz polarizada de filamentos de bacterias del cable. Cortesía: Filip J. R. Meysman
Un impacto ecológico global
Más allá de sus posibles aplicaciones tecnológicas, las bacterias del cable cumplen un papel ecológico crucial. Al transportar electrones entre capas del sedimento, reorganizan la química del subsuelo, modificando el pH y favoreciendo la formación de minerales.
«Un solo metro cuadrado de sedimento puede contener miles de kilómetros de cables bacterianos —recuerda Nielsen—. Eso cambia por completo cómo entendemos los ciclos biogeoquímicos en los ecosistemas acuáticos».
El trabajo también subraya el ingenio de la evolución microbiana en ambientes extremos. Allí donde la mayoría de los organismos apenas sobreviven, estas bacterias han convertido la electricidad en su modo de vida. «Son una demostración de que la vida no solo se adapta a su entorno, sino que lo reconfigura para poder existir», resumen los autores del estudio.
Vida que conduce, el límite entre biología y tecnología
Las imágenes obtenidas por el equipo de Meysman muestran una coreografía molecular digna de ingeniería avanzada: nanoplacas apiladas, cintas entrelazadas en espiral, haces que se bifurcan y reconectan. Todo ello dentro de un filamento que, visto al microscopio, parece un cable de cobre a escala nanométrica.
«Estamos acostumbrados a pensar en la biología como algo blando y húmedo, pero aquí vemos una biología metálica, capaz de construir estructuras cristalinas y conductoras— dice Meysman. Y concluye—: La frontera entre lo vivo y lo tecnológico es cada vez más difusa».
Bajo el barro, ocultos a simple vista, estos microelectricistas tejen los cables con los que respiran, crecen y transforman su mundo. Un cable vivo que, además de conectar el oxígeno con el sulfuro, conecta la biología con la electrónica, y la evolución con la ingeniería. ▪️
Fuente: Filip J. R. Meysman et al. A hierarchical nickel organic framework confers high conductivity over long distances in cable bacteria. BiorXiv (2025). DOI: https://doi.org/10.1101/2025.10.10.681601
