Algunas de las formas de vida más antiguas de la Tierra pueden sobrevivir con hidrógeno. ¿Qué significa?

La joven Tierra también era rica en hidrógeno, gracias a una intensa actividad geológica y volcánica.

Sydney, Australia:

Tres cuartas partes de toda la materia del universo están formadas por hidrógeno. La joven Tierra también era rica en hidrógeno, gracias a una intensa actividad geológica y volcánica.

Así como las estrellas queman hidrógeno para producir calor y luz mediante reacciones nucleares, la vida surgió extrayendo energía de esta simple molécula mediante reacciones químicas.

Algunas de estas primeras formas de vida eran arqueas: una enigmática tercera forma de vida descubierta recién en la década de 1970. (Las otras dos formas son bacterias y eucariotas, el grupo que incluye todos los animales, plantas y hongos).

Hemos estudiado miles de especies de arqueas para comprender cómo han vivido durante miles de millones de años en nuestro planeta en constante cambio. En sus planos genéticos encontramos instrucciones para producir enzimas especiales (llamadas hidrogenasas) para recolectar energía del gas hidrógeno, lo que les permite sobrevivir en algunos de los entornos más duros de la Tierra. Nuestra última investigación se publica en Cell and Nature Communications.

Vida impulsada por hidrógeno

Las arqueas se encuentran en lugares donde ninguna otra vida puede vivir. Por ejemplo, algunos prosperan en aguas termales hirvientes donde el agua es tan ácida que disuelve el hierro.

Aquí, el hidrógeno se forma continuamente mediante procesos geotérmicos en la corteza terrestre. Las Archaea ingieren este hidrógeno para reparar sus cuerpos y, a veces, incluso crecen en condiciones que de otro modo serían fatales.

Descubrimos que algunas arqueas pueden incluso utilizar pequeñas cantidades de hidrógeno presente en el aire como fuente adicional de alimento. Esta capacidad probablemente les ayude a sobrevivir al transporte atmosférico de una fuente termal rica en hidrógeno a otra.

Supervivencia en la oscuridad

Muchas arqueas no se encuentran en la superficie, sino que viven vidas humildes muy bajo tierra. Las plantas y los animales no pueden vivir en este ambiente porque no hay luz ni oxígeno para sustentarlos.

Las Archaea encontraron una solución: descomponen la materia orgánica profundamente enterrada procedente de restos de plantas o animales. Lo hacen mediante un proceso llamado «fermentación formadora de hidrógeno».

Así como en el proceso de fermentación de la cerveza las levaduras convierten el azúcar para producir dióxido de carbono, estas arqueas que habitan en la oscuridad convierten la materia orgánica para producir gas hidrógeno.

Este proceso libera algo de energía, pero sólo un poco. Para sobrevivir, algunas arqueas forman células ultrapequeñas para minimizar sus necesidades energéticas. Muchos también son parásitos de otros microbios y roban materia orgánica para impulsar su propio crecimiento.

Arqueas productoras de metano

Muchas arqueas viven en ambientes extremos, pero algunas encuentran un hogar cálido en los animales.

En el intestino de los animales, muchas bacterias ayudan a digerir los alimentos mediante una fermentación que forma hidrógeno. Pero un grupo de arqueas conocidas como metanógenos comen hidrógeno y liberan un poderoso gas de efecto invernadero: el metano.

Los metanógenos son especialmente abundantes y activos en los intestinos de las vacas, que son responsables de aproximadamente un tercio de las emisiones de metano causadas por los humanos. También hemos estado trabajando en formas de inhibir la actividad de los metanógenos intestinales para reducir estas emisiones.

Estas mismas arqueas también son responsables de las emisiones de metano de muchas otras fuentes, desde montículos de termitas hasta el derretimiento del permafrost e incluso árboles.

Aprendiendo de la economía del hidrógeno de las arqueas

A medida que nuestras sociedades intentan alejarse de los combustibles fósiles, es posible que podamos aprender de la economía del hidrógeno de las arqueas, que ha prosperado durante miles de millones de años.

La mayor parte del hidrógeno de la Tierra está atrapado en agua. (Es lH en H₂O.) Para extraer hidrógeno y trabajar con él, las industrias actualmente requieren catalizadores costosos como el platino. Sin embargo, también existen catalizadores biológicos de hidrógeno, enzimas llamadas hidrogenasas, que no requieren metales preciosos y funcionan en una gama más amplia de condiciones.

Descubrimos que algunas arqueas producen hidrogenasas muy simplificadas. Estas enzimas pueden formar una base para catalizadores de hidrógeno más eficientes y económicos.

El hidrógeno y la historia de la vida.

Quizás el hidrógeno sea la clave de nuestra energía futura. Pero cabe mencionar que el hidrógeno también ayuda a explicar nuestro pasado.

Los primeros eucariotas (los ancestros de todos los animales, plantas y hongos) evolucionaron hace unos dos mil millones de años, cuando se fusionaron una célula de arquea y una célula bacteriana.

¿Por qué se unieron? La teoría más aceptada, conocida como «la hipótesis del hidrógeno», sugiere que la unión de dos células les permite intercambiar gas hidrógeno de forma más eficiente. Un escenario probable es que la célula de la arquea sobreviviera produciendo hidrógeno, que luego la célula bacteriana consumió para producir su propia energía.

Con el tiempo, este proceso dio origen a todos los eucariotas a lo largo de mil millones de años de evolución. Desde entonces, la mayoría de los eucariotas modernos, incluidos los humanos, han perdido la capacidad de utilizar hidrógeno.

Pero todavía existen rastros de arqueas y bacterias antiguas. El cuerpo de nuestras células proviene de arqueas, mientras que los orgánulos que producen energía dentro de las células llamados mitocondrias se derivan de bacterias.

El hidrógeno puede ser simple, pero ayudó a crear gran parte de la complejidad en la Tierra.

(Autores:Pok Man Leung, investigador en microbiología, Universidad de Monash y Chris Greening, profesor de microbiología, Universidad de Monash)

(Declaración de divulgación: Chris Greening recibe financiación del Consejo Australiano de Investigación, el Consejo Nacional de Ciencias Médicas y de Salud, la División Antártica Australiana, el Programa Científico Fronteras Humanas y Wellcome Trust. Pok Man Leung no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe financiación de ninguna empresa u organización que se beneficie de este artículo, y no ha revelado ninguna afiliación relevante más allá de su nombramiento académico).

Este artículo lo vuelve a publicar The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original.

(A excepción del titular, esta historia no ha sido editada por el personal de NDTV y se publica mediante un canal sindicado).