Una nueva comprensión de cómo un importante microorganismo productor de metano crea metano y dióxido de carbono podría eventualmente permitir que los investigadores manipulen cuánto de estos importantes gases de efecto invernadero escapan a la atmósfera. Un nuevo estudio realizado por investigadores de Penn State propone una vía bioquímica actualizada que explicacómo el microorganismo usa hierro para capturar energía de manera más eficiente cuando produce metano. El estudio aparece en línea en la revista Avances científicos .
"El microorganismo Methanosarcina acetivorans es un metanógeno que juega un papel importante en el ciclo del carbono, por el cual el material vegetal muerto se recicla de nuevo en dióxido de carbono que luego genera nuevo material vegetal por fotosíntesis", dijo James Ferry, profesor de bioquímica de Stanley Persony Biología Molecular en Penn State, que dirigió el equipo de investigación. "Los metanógenos producen alrededor de mil millones de toneladas métricas de metano anualmente, lo que juega un papel fundamental en el cambio climático. Comprender el proceso por el cual este microorganismo produce metano es importante para predecir el cambio climático futuroy por manipular potencialmente cuánto de este gas de efecto invernadero libera el organismo "
Methanosarcina acetivorans, que se encuentra en ambientes como el fondo del océano y los arrozales donde ayuda a descomponer el material vegetal muerto, convierte el ácido acético en metano y dióxido de carbono. Antes de este estudio, sin embargo, los investigadores no estaban seguros de cómo el microorganismo teníaLos investigadores determinaron que una forma oxidada de hierro llamada "hierro tres", esencialmente óxido, permite que el microorganismo funcione de manera más eficiente, utilizando más ácido acético.creando más metano y creando más ATP, un químico que proporciona energía para reacciones biológicas esenciales para el crecimiento.
"La mayoría de los organismos como los humanos usan un proceso llamado respiración para crear ATP, pero esto requiere oxígeno", dijo Ferry. "Cuando no hay oxígeno presente, muchos organismos utilizan un proceso menos eficiente llamado fermentación para crear ATP, como los procesos utilizadospor levadura en la producción de vino y cerveza. Pero la presencia de hierro permite que M. acetivorans use la respiración incluso en ausencia de oxígeno ".
Los hallazgos permitieron a los investigadores actualizar la vía biológica por la cual M. acetivorans convierte el ácido acético en metano, que ahora incluye la respiración. Las vías como esta implican muchos pasos intermedios, durante los cuales la energía a menudo se pierde en forma de calor.Los investigadores también determinaron que en presencia de hierro, la pérdida de energía en este microorganismo se reduce debido a un proceso recientemente descubierto llamado bifurcación de electrones.
"La bifurcación de electrones toma uno de esos pasos que tiene el potencial de una tremenda pérdida de calor y cosecha esa energía en forma de ATP en lugar de calor", dijo Ferry. "Esto hace que el proceso sea más eficiente".
Esta vía actualizada podría permitir a los investigadores predecir la cantidad de metano que el microorganismo liberará a la atmósfera.
"Los arrozales, una fuente importante de metano en la atmósfera, contienen plantas de arroz en descomposición sumergidas en agua que finalmente son procesadas por M. acetivorans. Si medimos la cantidad de hierro tres presente en los arrozales, podemos predecircuánto metano liberarán los microorganismos, lo que puede mejorar nuestros modelos de cambio climático "
En ausencia de hierro, el microorganismo produce cantidades aproximadamente iguales de metano y dióxido de carbono a partir del ácido acético. Pero con cantidades crecientes de hierro, produce más dióxido de carbono en relación con el metano, por lo que proporcionar al organismo hierro adicional podría alterar el parientecantidades de estos gases de efecto invernadero que se producen.
"El metano es 30 veces más potente como gas de efecto invernadero que el dióxido de carbono, lo que lo hace más problemático en términos de nuestro planeta en calentamiento", dijo Ferry. "Ahora que entendemos mejor esta vía bioquímica, vemos que podemos usar hierropara alterar las proporciones de los gases que se producen. En el futuro, incluso podríamos llegar más lejos e inhibir la producción de metano por este microorganismo.
"Además de las aplicaciones prácticas, esta es una gran adición a la comprensión de la biología del mundo anaeróbico en gran parte invisible pero enormemente importante".
Además de Ferry, el equipo de investigación incluye a Divya Prakash y Shikha Chauhan en Penn State. La investigación fue apoyada por el Departamento de Energía de EE. UU. Y el Penn State Eberly College of Science.
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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