Los hidrocarburos juegan un papel clave en la atmósfera y la biogeoquímica, la economía energética y el cambio climático. La mayoría de los hidrocarburos se forman en ambientes anaeróbicos a través de la descomposición microbiana de la materia orgánica a alta temperatura. Los microorganismos también pueden "comer" hidrocarburos bajo tierra, evitando que lleguen a la atmósferaUsando una nueva técnica desarrollada en el Earth-Life Science Institute ELSI, un equipo internacional dirigido por los profesores del Instituto de Tecnología de Tokio Alexis Gilbert, Naohiro Yoshida y Yuichiro Ueno muestran que la degradación biológica de hidrocarburos proporciona una firma biológica única.ayudar a detectar la biología del subsuelo y comprender el ciclo del carbono y su impacto en el clima.
La humanidad explota los vastos depósitos de hidrocarburos de la Tierra como una de sus principales fuentes de energía. Las formas en que el carbono se fija y procesa durante la formación de estos depósitos tienen consecuencias importantes para la exploración de recursos. Además, la liberación de hidrocarburos de los depósitos subterráneos de la Tierrapuede tener implicaciones importantes en el clima de la Tierra, ya que los hidrocarburos ligeros como el metano son potentes gases de efecto invernadero. A los científicos les gustaría entender el papel potencialmente importante que podría desempeñar la enorme biosfera subsuperficial de la Tierra en el comportamiento de los yacimientos de hidrocarburos profundos. Hasta la fecha, ha sido difícil estimar cómomuchos hidrocarburos han sido afectados por microorganismos subsuperficiales.
Gilbert y sus compañeros de trabajo superaron esta dificultad mediante el uso de un nuevo método desarrollado en ELSI que permite la medición de relaciones de isótopos de carbono estables específicos de posición. Los hidrocarburos son en su mayoría cadenas largas de átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, pero el carbono tiene dos isótopos naturalmente abundantes tiposde átomos de carbono con diferentes números de neutrones y, por lo tanto, diferentes masas, que se pueden medir, carbono-12 12 C y carbono-13 13 C.Debido a las formas en que los organismos forman las moléculas que finalmente se convierten en hidrocarburos ambientales, la proporción de 12 C / 13 C para cada posición específica del átomo de carbono en un hidrocarburo puede ser única. La investigación aquí se centró en el propano, una molécula de hidrocarburo de gas natural que contiene tres átomos de carbono.
Los investigadores alimentaron con propano a microorganismos en el laboratorio para medir el específico 12 C / 13 La firma C produjo estos organismos y midió los cambios no biológicos que ocurrieron cuando el propano se descompuso a altas temperaturas, un proceso conocido como "agrietamiento". Luego utilizaron estas mediciones de referencia para interpretar muestras de gas natural de los EE. UU., Canadáy Australia, permitiéndoles detectar la presencia de microorganismos que usan propano como "alimento" en depósitos de gas natural, y cuantificar la cantidad de hidrocarburos que comen los microorganismos ". Cuando comencé a analizar muestras de los experimentos de simulación bacteriana, coincidían perfectamente con lo que nosotrosobservó en el campo, lo que sugiere la presencia de bacterias que degradan el propano en los depósitos de gas natural ", señaló Gilbert. Por lo tanto, este estudio reveló la presencia de microorganismos que habrían sido difíciles de detectar utilizando métodos convencionales, y abre una nueva ventana para comprender el mundociclo de hidrocarburos.
"Estaba particularmente interesado en descifrar procesos biológicos de procesos no biológicos relacionados con moléculas orgánicas. Esta pregunta tiene implicaciones para el origen de la vida, para la detección de la vida en el Universo, pero también para nuestra comprensión de la biosfera y su evolución enTierra ", dice Gilbert. Este estudio también tiene implicaciones importantes con el cambio climático global, ya que el propano y otros hidrocarburos son gases de efecto invernadero y contaminantes. Aunque el equipo no intentó cuantificar la cantidad de hidrocarburos que los microorganismos están" comiendo "a escala mundial, creen que su enfoque permitirá dicha cuantificación en el futuro cercano, y sugieren que esto beneficiará a los modelos que buscan cuantificar el ciclo global de hidrocarburos.
Finalmente, agrega Gilbert, en el futuro este tipo de enfoque puede ser útil para la detección de vida en cuerpos extraterrestres como otros planetas o lunas en nuestro sistema solar. Aunque su máquina actual es demasiado grande para ser enviada al espacio, suLas técnicas podrían aplicarse a las muestras traídas a la Tierra, o su instrumento podría ser miniaturizado.
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Materiales proporcionados por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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