La impresión 3D es una tecnología cada vez más extendida entre el público general. Estas impresoras son muy útiles, ya que permiten imprimir formas tridimensionales en plástico, como piezas de repuesto o figuras de acción. Estas últimas semanas han recibido aún más protagonismo gracias a sus comunidades de usuarios, que ayudan en la lucha contra el coronavirus imprimiendo máscaras de seguridad y respiradores.

Pero las impresoras 3D del mercado tienen algo en común: su “tinta”. Casi todas utilizan polímeros de plástico que se funden y recomponen formando la figura a imprimir. Existen varios equipos de investigación dedicados a crear impresoras diferentes, con tintas sin plástico que permitan imprimir productos muy diferentes. Por ejemplo, se han creado prototipos de impresoras gigantes que pueden imprimir estructuras directamente usando cemento, y que permitirían construir edificios sin supervisión humana. Una tecnología que podría ayudar a construir incluso bases lunares.

La última novedad ha sido presentada recientemente en Nature Communications, y consiste en una impresora 3D muy especial. Su tinta incluye seres vivos y su función puede ayudar a la conservación del medio ambiente. Y es que esta impresora es capaz de imprimir coral oceánico.

Corales blancos y perdidos

Los corales oceánicos desconcertaron a los primeros biólogos de la historia, que dudaban sobre si pertenecían al reino animal o vegetal. Su aspecto, anclado en la tierra y con vivos colores, llevó a pensar que era algún tipo de planta submarina. Pero algunos estudiosos, como el erudito musulmán Al-Biruni, lo clasificaban como animal porque eran capaces de responder al tacto. La incógnita fue resuelta en el siglo XVIII, cuando el científico William Herschel pudo estudiar los corales bajo el microscopio y comprobó que estaba formado por células animales.

A partir de ese momento, el coral marino ha ido dando una sorpresa tras otra. Lo que conocemos como coral no es un único ser vivo, sino muchos. Es una ciudad submarina, cuyo principal habitante es un pequeño animal primitivo de unos milímetros de tamaño, llamado pólipo.

Los pólipos tienen una estructura simple, prácticamente formados por un sistema digestivo y unos tentáculos que se agitan con la corriente marina. Se anclan en las superficies y son capaces de agregarse y compartir nutrientes, formando una colonia sobre el lecho marino que crece hasta formar el coral.

El punto débil de los pólipos es su falta de movimiento. No pueden desplazarse por el agua ni cambiar de zona si se quedan faltos de nutrientes. Por ese motivo, en vez de buscar recursos, el coral necesita la presencia de otro organismo para sobrevivir: las zooxantelas. Este tipo de alga microscópica vive dentro del sistema digestivo de los pólipos y son precisamente los que dan esos colores vivos al coral.

Tanto los pólipos como las zooxantelas mantienen una simbiosis que les ayuda a sobrevivir. Las zooxantelas permanecen protegidas en el interior de los pólipos, y pueden crecer sin peligros externos como otros peces o el plancton. A cambio, ellas generan azucares a través de la fotosíntesis y los comparten con el pólipo, asegurando que nunca les falten el alimento.

Este acuerdo es el que mantiene realmente vivo el coral, y tiene relación con su forma bajo el mar. Como su alimento depende de la luz solar, los corales siempre crecen en zonas poco profundas y de aguas cristalinas. Además, los pólipos son semitransparentes, y se distribuyen de tal forma que puedan recopilar la mayor cantidad de luz posible. Si nos fijamos en un coral, su forma no es precisamente lisa, sino que tiene una gran variedad de pliegues y curvas, que permite aumentar el número de pólipos pero sin hacerse sombra los unos a los otros.

En algunos corales los pólipos segregan carbonato de calcio, endureciéndose. Esto provoca que cuando mueran, dejen tras de sí un duro armazón que sirve de apoyo a nuevos pólipos y extienden poco a poco la barrera de coral, formando arrecifes y atolones. Uno de los ejemplos más espectaculares y mejor conservados es la Gran Barrera de Coral australiana, la más extensa del mundo con sus 2600 kilómetros de largo, que incluso puede ser vista desde el espacio.

Pero el equilibrio de los corales puede llegar a ser muy delicado, y puede romperse por acción del hombre y del cambio climático. Los pólipos son muy sensibles a cambios de temperatura y salinidad, efectos secundarios del cambio climático. Si estas condiciones cambian, acaban expulsando a las algas y pierden su principal fuente de alimento. También en caso de que el agua se contamine y enturbie, la luz solar no llega bien a las zooxantelas, que acaban secretando menos alimento y provoca que el coral muera de inanición.

Cuando esto sucede los efectos se ven a simple vista. Los corales pierden sus vivos colores y se quedan blanquecinos. A este proceso se le llama blanqueamiento del coral, y es una medida muy usada para determinar la salud del coral y conocer el estado de las aguas. Y la situación no es muy buena. Se calcula que un 10% de los corales del lecho marino están ya muertos y un 60% está en riesgo de sufrir el mismo destino.

Para frenar este deterioro, se empiezan a buscar soluciones que van desde la purificación de las aguas hasta restringir el acceso a los corales. Pero el daño está hecho, y es complicado tratar de repoblar y resucitar un coral que depende de un equilibrio entre seres vivos tan complejo. Pero quizá es posible. Sólo tenemos que imprimir un coral nuevo.

Impresoras de coral

Tras experimentar con estos corales, un equipo de investigadores estadounidenses ha logrado crear un prototipo de impresora 3D capaz de imprimir coral artificial. El coral impreso no esta formado por pólipos, pero tiene propiedades similares que pueden engañar a las zooxantelas para que vivan en su interior.

La tinta de esta impresora está compuesta `por una mezcla de hidrogel, celulosa y las propias zooxantelas vivas. El hidrogel y la celulosa tratan de imitar el interior del sistema digestivo de los pólipos, siendo igual de transparente para dejar que las algas puedan crecer. De este modo, la impresora directamente deposita las zooxantelas dentro del gel formando el coral. Para lograrlo, hizo falta adaptar la impresora para que deposite la mezcla de manera delicada, sin cambios de temperatura pero rápidamente. De otro modo, las algas perecerían dentro de la impresora y directamente se imprimiría un coral muerto.

Es importante imprimir la forma de coral correcta, ya que de ella depende un buen crecimiento de las zooxantelas. Para lograrlo los investigadores se dedicaron a escanear y estudiar la forma de varios corales reales, e imitarlos en el coral falso. Al imitar la naturaleza, las algas cultivadas crecen hasta mil veces más rápido que en cualquier placa de cultivo.

Estos corales impresos abren nuevas posibilidades de investigación. Como ahora es posible cultivar zooxantelas, se empieza a buscar alguna manera de usarlas para repoblar los corales que estén deteriorados. Además, los científicos pueden entender mejor cómo funcionan los corales auténticos a partir de estos corales falsos, y comprobar qué efectos de temperatura y contaminación afectan más a las zooxantelas.

El objetivo último es poder usar estos sistemas como soporte de los corales en peor estado. Aunque la impresora no imprima pólipos reales, estos pueden ser usados como soporte. Si se injerta el coral artificial con la forma correcta, los nuevos pólipos pueden crecer encima y pueden restaurar el coral mucho más rápido. Está claro que no podemos imprimir el medio ambiente, pero por lo menos podemos ayudarle a volver como era.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Existen muchas especies de pólipos diferentes, y los corales pueden combinar varios de ellos. En el artículo nos referimos a los corales hermatípicos o duros, con pólipos que secretan carbonato de calcio y generan ese aspecto pétreo que se puede observar en los arrecifes. También existen corales ahermatípicos o blandos, con pólipos diferentes que no crean un esqueleto y tienen un aspecto carnoso.
• Un coral no solo depende de las zooxantelas para sobrevivir, sino que forma un ecosistema en sí mismo. Otros organismos como anémonas y peces refugiados en el coral son necesarios para que el hábitat sea estable. Por ese motivo, la pesca en los corales está prohibida y es tan difícil cultivar un coral.

REFERENCIAS:

• Wangpraseurt, Daniel, et al. “Bionic 3D Printed Corals.” Nature Communications, vol. 11, no. 1, Nature Publishing Group, Dec. 2020
• Roth, Melissa S. “The Engine of the Reef: Photobiology of the Coral-Algal Symbiosis.” Frontiers in Microbiology, vol. 5, no. AUG, Frontiers Media S.A., 2014
• Hughes, T. P., et al. “Large-Scale Bleaching of Corals on the Great Barrier Reef.” Ecology, vol. 99, no. 2, Ecological Society of America, 1 Feb. 2018