Científicos del estado de Montana publican evidencia de nuevos grupos de organismos productores de metano

«Es un logro significativo para la Universidad Estatal de Montana tener no uno sino dos artículos publicados en una de las principales revistas científicas del mundo», dijo Harmon.

Los organismos unicelulares que producen metano se llaman metanógenos. Mientras que los humanos y otros animales comen alimentos, respiran oxígeno y exhalan dióxido de carbono para sobrevivir, los metanógenos comen moléculas pequeñas como dióxido de carbono o metanol y exhalan metano. La mayoría de los metanógenos son anaerobios estrictos, lo que significa que no pueden sobrevivir en presencia de oxígeno.

Los científicos saben desde la década de 1930 que muchos organismos anaeróbicos dentro de las arqueas son metanógenos, y durante décadas creyeron que todos los metanógenos estaban en un solo filo: el Euryarchaeota.

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Pero hace unos 10 años, comenzaron a descubrirse microbios con genes para la metanogénesis en otros filos, incluido uno llamado Thermoproteota. Ese filo contiene dos grupos microbianos llamados Methanomethylicia y Methanodesulfokora.

«Todo lo que sabíamos sobre estos organismos era su ADN», dijo Hatzenpichler. «Nadie había visto nunca una célula de estos supuestos metanógenos; nadie sabía si realmente utilizaban sus genes de metanogénesis o si estaban creciendo por algún otro medio.

Hatzenpichler y sus investigadores comenzaron a probar si los organismos vivían por metanogénesis, basando su trabajo en los resultados de un estudio publicado el año pasado por uno de sus antiguos estudiantes de posgrado en MSU, Mackenzie Lynes.

Se recolectaron muestras de sedimentos en las aguas termales del Parque Nacional de Yellowstone, cuyas temperaturas oscilan entre 141 y 161 grados Fahrenheit (61 a 72 grados Celsius).

A través de lo que Hatzenpichler describió como «trabajo duro», el estudiante de doctorado de MSU Anthony Kohtz y la investigadora postdoctoral Viola Krukenberg cultivaron los microbios de Yellowstone en el laboratorio. Los microbios no sólo sobrevivieron sino que prosperaron y produjeron metano. Luego, el equipo trabajó para caracterizar la biología de los nuevos microbios, involucrando al científico Zackary Jay y otros en ETH Zurich.

Al mismo tiempo, un grupo de investigación dirigido por Lei Cheng del Instituto de Biogás de China del Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales y Diana Sousa de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos cultivaron con éxito uno de estos nuevos metanógenos, un proyecto en el que habían trabajado. para seis. años.

«Hasta nuestros estudios, no se había realizado ningún trabajo experimental con estos microbios, aparte de la secuenciación del ADN», afirma Hatzenpichler.

Dijo que Cheng y Sousa se ofrecieron a presentar los estudios juntos para su publicación, y el artículo de Cheng que informaba sobre el aislamiento de otro miembro de Methanomethylicia se publicó junto con los dos estudios del laboratorio Hatzenpichler.

Mientras que uno de los grupos de metanógenos recientemente identificados, Methanodesulfokora, parece limitarse a las fuentes termales y los respiraderos hidrotermales de aguas profundas, Methanomethylicia, están muy extendidos, dijo Hatzenpichler. A veces se encuentran en plantas de tratamiento de aguas residuales y en el tracto digestivo de rumiantes, así como en sedimentos marinos, suelos y humedales. Hatzenpichler dijo que esto es significativo porque los metanógenos producen el 70% del metano del mundo, un gas 28 veces más poderoso que el dióxido de carbono para atrapar el calor en la atmósfera, según la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos.

«Los niveles de metano están aumentando a un ritmo mucho mayor que el dióxido de carbono, y los humanos están bombeando metano a la atmósfera a un ritmo mayor que nunca», dijo.

Hatzenpichler dijo que si bien los experimentos respondieron a una pregunta importante, generaron mucho más que impulsará el trabajo futuro. Por ejemplo, los científicos aún no saben si las Methanomethylicia que viven en ambientes no extremos dependen de la metanogénesis para crecer o si crecen por otros medios.

«Mi mejor apuesta es que a veces crecen produciendo metano, y otras veces hacen algo completamente distinto, pero no sabemos cuándo crecen, ni cómo, ni por qué». dijo Hatzenpichler. «Ahora necesitamos descubrir cuándo contribuyen al ciclo del metano y cuándo no».

Mientras que la mayoría de los metanógenos en Euryarchaeota usan CO₂ o acetato para producir metano, Methanomethylicia y Methanodesulfokora usan compuestos similares al metanol. Esta propiedad puede ayudar a los científicos a aprender cómo cambiar las condiciones en los diferentes ambientes donde se encuentran para que se emita menos metano a la atmósfera, dijo Hatzenpichler.

Su laboratorio comenzará a colaborar este otoño con la Granja de Enseñanza e Investigación Agrícola Bozeman de MSU, que proporcionará muestras para futuras investigaciones sobre los metanógenos que se encuentran en el ganado. Además, los nuevos estudiantes de posgrado que se unan al laboratorio de Hatzenpichler en otoño determinarán si las arqueas recién descubiertas producen metano en las aguas residuales, el suelo y los humedales.

La metanometilicia también tiene una arquitectura celular fascinante, dijo Hatzenpichler. Colaboró ​​con dos científicos de ETH Zurich, Martin Pilhofer y el estudiante graduado Nickolai Petrosian, para demostrar que el microbio forma tubos de célula a célula que antes eran desconocidos y que conectan dos o tres células entre sí.

“No tenemos idea de por qué los están formando. Rara vez se han visto estructuras de este tipo en microbios. Quizás intercambien ADN; tal vez intercambien sustancias químicas. Aún no lo sabemos», afirmó Hatzenpichler.

La investigación recientemente publicada fue financiada por el programa de exobiología de la NASA. Dijo que la NASA está interesada en los metanógenos porque pueden brindar conocimiento sobre la vida en la Tierra hace más de 3 mil millones de años y el potencial de vida en otros planetas y lunas donde se descubrió el metano.

CRÉDITO DE LA IMAGEN: Roland Hatzenpichler

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