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En ambientes sin oxígeno, ciertos microbios consumen metano y transfieren electrones a otras moléculas o a organismos cercanos. Una investigación logró estudiar con más detalle a una de esas arqueas: la cultivó junto a un electrodo y observó filamentos proteicos que podrían ayudarle a mover electrones fuera de la célula.
El organismo, llamado provisionalmente Candidatus Methanoperedens vercellensis, oxida metano sin usar oxígeno como receptor final. El equipo enriqueció el cultivo hasta que la arquea representó el 95,8 % de la comunidad. No era completamente pura, de modo que otros microbios aún podrían influir en algunas propiedades.
Qué hace un nanohilo biológico
Al oxidar metano, la célula obtiene electrones y debe transferirlos a un receptor para mantener su metabolismo. En una prueba electroquímica, un electrodo controlado puede cumplir ese papel y permitir medir corriente.
Con microscopía crioelectrónica —que congela muestras para observar estructuras cercanas a su estado natural— los científicos reconstruyeron filamentos a 3,3 ångströms. Están formados por proteínas de la familia OmcZ, con grupos hemo que participan en reacciones de transferencia electrónica. Su disposición compacta ofrece una ruta posible para que los electrones se desplacen por el filamento.
El estudio encontró crecimiento asociado al electrodo y una estructura compatible con nanohilos conductores. Sin embargo, los autores aún no pueden desactivar genes específicos para probar la función de cada componente. La relación entre la estructura y el papel metabólico está bien motivada, pero algunos pasos siguen como hipótesis.
El misterio de la respiración sin oxígeno
En sedimentos marinos y otros ambientes anóxicos, la oxidación microbiana del metano puede reducir cuánto gas llega a la atmósfera. Se piensa que arqueas y bacterias pueden intercambiar electrones, pero la identidad y el uso de filamentos en distintos ambientes todavía se investigan.
El experimento con electrodos no reproduce un humedal o un sedimento natural y no demuestra una tecnología lista para retirar metano del aire. Su valor es crear un sistema de laboratorio más definido para investigar cómo estos microorganismos respiran y se relacionan con minerales, electrodos y otras especies.
Una frontera entre química y electricidad
Un filamento proteico no es un cable metálico: la transferencia ocurre por reacciones químicas en una cadena de grupos hemo y depende del entorno. Aun así, la organización molecular plantea preguntas sobre la evolución de la respiración y los límites de la vida en ecosistemas extremos.
El siguiente paso es medir qué partes conducen, cómo cambian en condiciones naturales y si conectan organismos distintos. Estudio primario en Nature Communications.
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