Rachel Shen, estudiante del MIT, busca en el agua soluciones microscópicas para desafíos ambientales

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En este artículo del MIT News se destaca la importante contribución que una joven estudiante del Instituto Tecnológico de Massachusetts está desarrollando en favor del medio ambiente a través del estudio del agua

Lucy Jakub | MIT News

En 2010, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de Estados Unidos comenzó a restaurar la marisma de Broad Meadows en Quincy, Massachusetts. El pantano, que había crecido con juncos invasores y necesitaba ser dragado, colindaba con la escuela secundaria Broad Meadows, y su transformación de tres años fascinó a una estudiante curiosa. 

«Siempre tuve mucha curiosidad acerca de qué tipo de cosas estaban pasando allí», comentó Rachel Shen, que estaba en octavo grado cuando finalmente terminaron el proyecto. Pasaba horas observando pájaros en el pantano y pescando peces pequeños en la playa.

En la habitación de su casa, vigilaba cuatro acuarios amueblados con anubias, cuerno de la hierba, hierba guppy, espadas amazónicas y «demasiados caracoles»; ahora, viviendo en un dormitorio como estudiante de segundo año en el MIT, tuvo que volver a escalar.

Ella tiene una mirada aún más cercana al mundo natural, viendo lo que la mayoría de nosotros no puede: las impurezas en el agua, las matrices de las células vegetales y procesos invisibles que reciclan nutrientes en los océanos.

El amor de Shen por la naturaleza siempre ha estado acompañado de una investigación científica. Al crecer, participó en talleres de Splash and Spark para estudiantes de primaria, impartidos por estudiantes del MIT. 

«Desde muy joven, siempre fui esa niña que atrapa insectos», comenta. En su tercer año de secundaria, consiguió la pasantía de verano perfecta, a través del programa GROW de la Universidad de Boston: estudiando cerebros de hormigas en el laboratorio Traniello de BU. 

Dentro de una colonia, las hormigas con diferentes rasgos morfológicos realizan diferentes trabajos como trabajadores, guardias y zánganos. Para ver cómo los cerebros de estas castas podrían estar conectados de manera diferente, Shen dosificó a las hormigas con serotonina y dopamina y buscó diferencias en las formas en que los neurotransmisores alteraron el comportamiento social de las hormigas.

Esta experiencia en el laboratorio de Traniello luego conectó a Shen con su primer trabajo en el campus trabajando para MITx Biology, que desarrolla cursos en línea y recursos educativos para estudiantes con profesores del Departamento de Biología. 

MITx estaba buscando estudiantes para probar beta su curso de bioquímica, y Gordon animó a Shen a presentar una solicitud. «Nunca antes había tomado un curso de bioquímica, pero tenía suficientes antecedentes para aprenderlo», dice Shen, quien siempre está dispuesta a probar algo nuevo. 

Ella pasó por todo el curso, dando retroalimentación sobre la claridad de la lección y problemas de práctica de escritura.

Utilizando lo que aprendió en el trabajo, ahora es la líder de bioquímica en un proyecto estudiantil con el club de Ciencias de Datos It’s On Us (anteriormente Proyecto ORCA) para desarrollar un mapa en vivo de la contaminación del agua al manipular barcos autónomos con sensores de contaminación. 

La restauración ambiental siempre ha sido importante para ella, pero fue en su viaje a la Nación Navajo con su grupo asesor de primer año, Terrascope , que Shen vio de primera mano los efectos de la escasez de agua y la contaminación. 

Ella y sus colegas idearon métodos de filtración y recolección para llevar a la comunidad, pero descubrió que la parte más valiosa del proyecto es «trabajar con la gente y encontrar soluciones que incorporen su cultura local y sus políticas locales».

A través del Programa de Oportunidades de Investigación de Pregrado (UROP), Shen ha puesto sus habilidades de resolución de problemas a trabajar en el laboratorio. 

A través de experimentos, observó cómo las células vegetales pueden ser inducidas con hormonas para reforzar sus paredes celulares con lignina y celulosa, convirtiéndose en «leñosas», ideas que pueden usarse en el desarrollo de biomateriales.

El proclorococo es uno de los fotosintetizadores más abundantes en el océano. Las cianobacterias son mixótrofos, lo que significa que obtienen su energía del sol a través de la fotosíntesis, pero también pueden absorber nutrientes como el carbono y el nitrógeno de su entorno. 

Una fuente de carbono y nitrógeno se encuentra en la quitina, el biopolímero insoluble que los crustáceos y otros organismos marinos utilizan para construir sus caparazones y exoesqueletos. Miles de millones de toneladas de quitina se producen en los océanos cada año, y casi todo se recicla en carbono, nitrógeno y minerales por las bacterias marinas, lo que permite su uso nuevamente.

Shen está investigando si Prochlorococcus también recicla quitina, como su pariente cercano Synechococcus que secreta enzimas que pueden descomponer el polímero. 

En la sala de cultivo del laboratorio, ella tiende a probar tubos que brillan en verde con cianobacterias. Presentará quitina a la mitad de los cultivos para ver si se expresan genes específicos en Prochlorococcus que podrían estar implicados en la degradación de quitina, e identificará esos genes con secuenciación de ARN.

Shen dice que trabajar con Prochlorococcus es emocionante porque es un estudio de caso en el que los procesos celulares más pequeños de una especie pueden tener enormes efectos en su ecosistema. Romper el ciclo de la quitina también tendría implicaciones para los humanos. Los bioquímicos han estado tratando de convertir la quitina en una alternativa biodegradable al plástico. 

«Una cosa que quiero sacar de mi educación científica es aprender la ciencia básica», dice ella, «pero es realmente importante para mí que tenga aplicaciones directas».

Algo más que Shen se dio cuenta en el MIT es que, sea lo que sea que termine haciendo con su título, quiere que su investigación involucre trabajo de campo que la lleve a la naturaleza, tal vez incluso de regreso al pantano, para restaurar las costas y las vías fluviales. 

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