Inesperada fuente de emisión de metano en el medio ambiente

Aproximadamente el 10 por ciento de estos microorganismos que fijan el nitrógeno contienen el código genético para fabricar una enzima de respaldo, llamada nitrogenasa solo hierro, para hacer su trabajo.

Una inesperada ruta enzimática de emisión de metano en el medio ambiente ha sido descubierta inadvertidamente por científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington.

Las bacterias fijadoras de nitrógeno son el principal medio por el cual el gas nitrógeno en el aire se transforma en una fórmula que las plantas y los animales pueden usar.

Aproximadamente el 10 por ciento de estos microorganismos que fijan el nitrógeno contienen el código genético para fabricar una enzima de respaldo, llamada nitrogenasa solo hierro, para hacer su trabajo.

Investigaciones recientes revelan que esta enzima permite que estos microorganismos conviertan el gas nitrógeno en amoníaco y el dióxido de carbono en metano al mismo tiempo. El amoníaco es el producto principal; el metano es solo una actividad secundaria.

Esta ruta enzimática es una ruta previamente desconocida para la producción biológica natural de metano, un potente gas de efecto invernadero..

Los hallazgos se informaron el 15 de enero en Nature Microbiology. La autora principal es Caroline Harwood, profesora de Microbiología Gerald y Lyn Grinstein en la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington. El autor principal es Yanning Zheng, una estudiante postdoctoral en su laboratorio.

«El metano es un potente gas de efecto invernadero. Por eso es importante tener en cuenta todas sus fuentes», dijo Harwood.

Además de ser liberado de los combustibles fósiles, el metano también proviene de la actividad microbiana. En un solo año, los microorganismos, incluidos muchos que viven en el océano y en pantanos en descomposición, forman y consumen al menos mil millones de toneladas de metano.

Las arqueas, formas de vida de células individuales que tienden a agradar los ambientes hostiles, son los principales generadores de metano. Para lograr esto, se aprovechan de vías químicas complejas, algunas de las cuales ya han sido rastreadas por los científicos.

Además de su importancia ecológica, una mejor comprensión de las diversas formas en que los microorganismos fabrican metano es médicamente importante. La producción de metano puede desempeñar un papel en las interacciones en comunidades microbianas que habitan humanos y animales. El metano en el intestino, por ejemplo, se sospecha que contribuye a algunos trastornos digestivos.

Sin embargo, aunque se identificó la nitrogenasa solo de hierro hace varias décadas, los científicos aún no se habían dado cuenta de que algunos microorganismos podrían utilizarla para la producción de metano. «Ha sido una enzima descuidada», dijo Zheng.

Su equipo está estudiando una bacteria adaptable que puede adquirir su energía a partir de una variedad de reacciones, Rhodopseudomonas palustris. Aún así, los investigadores no esperaban que el metano que estaban buscando fuera generado por la nitrogenasa solo de hierro en este organismo.

«Ahora hay evidencia reciente de que la nitrogenasa solo de hierro es más activa en los microbios y en más condiciones de las que habíamos pensado anteriormente», observó Zheng.

Para asegurarse de que esta vía generadora de metano no era exclusiva de Rhodopseudomonas palustris, probaron capacidades similares en otras tres especies bacterianas fijadoras de nitrógeno que tienen nitrógenoase únicamente de hierro.

También examinaron datos que mostraron que los genes de la nitrogenasa solo de hierro se detectaron en una serie de microorganismos fisiológicamente diversos que también varían en las condiciones en las que sobreviven.

También aprendieron que la capacidad de Rhodopseudomonas palustris para producir incluso una pequeña cantidad de metano permitió que una bacteria que utiliza metano creciera en la misma cultura de laboratorio.

Es probable, según los investigadores, que interacciones como estas ocurran en la naturaleza y respalden las actividades de las bacterias oxidantes del metano. Esta forma de producción de metano podría, por ejemplo, ayudar a dar forma a las interacciones microbianas de la comunidad en los sedimentos marinos, en el suelo y en los microbiomas que viven en humanos y animales.

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