Microbios que comen metano pueden utilizar los óxidos de hierro y manganeso para «respirar»

Compuestos de hierro y manganeso, además de sulfatos, pueden desempeñar un papel importante en la conversión de metano en dióxido de carbono y, eventualmente, carbonatos en los océanos, según un equipo de investigadores que buscan sedimentos anaeróbicos. Estos mismos compuestos pueden haber sido clave para la reducción de metano en las primeras épocas sin oxígeno de la atmósfera del planeta

«Creíamos que los microbios sólo consumen metano en los sedimentos anaeróbicos marinos si hay sulfato presente», dijo Emily Beal, estudiante graduado en Ciencias Terrestres de Penn State. «Pero otros reeptores de electrones, tales como el hierro y el manganeso, son energéticamente más favorables que el sulfato».

En los sedimentos marinos existen microbios, o grupos de microbios —llamados consorcios— que utilizan sulfatos para convertir el metano para obtener energía. Recientemente, otros investigadores han identificado formas de microbios que utilizan nitrógeno en ambientes de agua dulce para convertir el metano.

«La gente ha especulado que se podrían utilizar hierro y manganeso, pero nadie demostró que se produce por incubación de organismos vivos», dijo Beal.

Beal, en colaboración con Christopher H. House, profesor asociado de Ciencias Terrestres, de Penn State, y Victoria J. Orphan, profesora asistente de geobiología en el Instituto Tecnológico de California, incubaron una gran variedad de sedimentos marinos para determinar si había microbios que pudieran convertir metano en dióxido de carbono sin usar compuestos de azufre. El informe de sus resultados fue publicado el día 10 de julio en Science.

Utilizando muestras de sedimentos marinos tomadas a 32 kilómetros de la costa de California y alrededor de 540 metros de profundidad, cerca de filtraciones de metano en el Pacífico, Beal incubó una variedad de sistemas de sedimentos, incluyendo, como control, una muestra estéril de autoclave, una muestra con sulfato y una muestra sin sulfato, óxido de hierro y óxido de manganeso, pero activa. Asimismo, ella además incubó muestras sin sulfato, pero con óxido de hierro u óxido de manganeso.

Ella colocó gas metano, que contiene el isótopo carbono-13 no radiactivo, en el espacio vacío de los frascos por encima de los sedimentos, y comprobó si como resultado se producía dióxido de carbono generado por las muestras. Todas las emisiones de dióxido de carbono tenían el isótopo carbono-13, de manera que fue producido por el metano de las muestras.

El control estéril no mostró actividad, mientras que el control con microorganismos pero sin sulfato mostró una minúscula actividad. El control con sulfato mostró la mayor actividad, como se esperaba, pero tanto las muestras relativas al óxido de hierro y al manganeso mostraron actividad, aunque menos que el sulfato..

«No creemos que el hierro y el manganeso sean más importantes que la actual reducción de sulfato, pero no son componentes triviales», dijo House, quien es director del Centro de Insvestigación de Astrobiología de la Penn State. «Son probablemente una gran parte del ciclo actual del carbono».

Una de las razones importantes en esto es que algunas de las emisiones del dióxido de carbono que se produce reaccionan con el manganeso y el hierro para formar los carbonatos que precipitan y toman carbono de los océanos. Aun si el dióxido de carbono escapa a la atmósfera, es un gas de efecto invernadero menos problemático que el metano.

En la Tierra primitiva, sin oxígeno en la atmósfera, los sultatos eran escasos. Sin sulfatos, los óxidos de hierro y manganeso pueden haber sido fundamentales en la conversión de metano en dióxido de carbono.

«Los sulfatos se producen principalmente por la erosión oxidante de las rocas», dijo Beal. «Se necesita oxígeno para que esto ocurra».

Mientras que los óxidos de manganeso y de hierro se producen en la atmósfera de oxígeno actual, también se formaron por reacciones fotoquímicas en una atmósfera de poco oxígeno. Estos óxidos eran, probablemente, más abundantes en los océanos de la Tierra primitiva que los sulfatos.

Mientras que Beal ha clasificado más de una docena de los microorganismos que viven en los sedimentos que ella utiliza, no sabe cuáles de estos microbios son los responsable del consumo de metano. Podría ser una especie de bacteria o de arqueas, o puede ser un grupo de microbios asociados. Ella está tratando de identificar los organismos responsables.

Fuente: Penn State. Aportado por Eduardo J. Carletti

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