El rápido aumento de las temperaturas causa estragos en los patrones climáticos en todo el mundo, alterando el equilibrio de la naturaleza. Durante la última década se calcula que los daños directos debido a desastres por el cambio climático ha llegado a los 1,3 billones de dólares de acuerdo con el Fondo Monetario Internacional, mientras que solo en lo que va del año en Estados Unidos, ya los Centros Nacionales de Información Ambiental (NCEI, por sus siglas en inglés) calculaban más de mil millones de dólares en pérdidas.
Ante el impacto del cambio climático en todo el planeta, los investigadores han dedicado muchos esfuerzos en comprender cómo ocurre, pero sobre todo buscando formas para mitigar los desastres y cómo disminuir la contaminación. Recientes estudios descubrieron, por ejemplo, que existe una bacteria capaz de consumir plástico, material que se ha convertido en un dolor de cabeza para los ambientalistas.
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Uno de los principales ingredientes para el calentamiento global son los gases de efecto invernadero, y entre ellos, el metano es uno de los que más preocupa debido a que es capaz de atrapar más calor en la atmósfera por molécula que el dióxido de carbono, convirtiéndolo en 80 veces más dañino que el CO2. Es por eso que se le conoce como un “asesino del clima”.
El metano frecuentemente se produce en los mares y en agua fresca. Los lagos producen grandes cantidades de este hidrocarburo. Afortunadamente para el planeta, en los lagos también habitan microorganismos capaces de contrarrestar al metano. Estos pueden “alimentarse” del metano, y es que pueden utilizar este gas para crecer y generar energía. Estas bacterias denominadas metanótrofos también evitan que el metano se libere a la atmósfera.
Los metanótrofos comprenden varios grupos de microorganismos y todavía queda mucho por estudiar sobre su estilo de vida. Un equipo de investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania y el Eawag de Suiza, ha realizado un estudio sobre estas bacterias que ha sido publicado por Nature Communications. En esta investigación se han revelado las sorprendentes capacidades de los metanótrofos y su papel en nuestro clima como “filtros biológicos del metano”.
Microorganismos aerobios en aguas libres de oxígeno
En un intento de comprender mejor a estas bacterias, las investigadoras Sina Schorn y Jana Milucka viajaron hasta el lago Zug en Suiza. Este lago tiene una profundidad de casi 200 metros y, a partir de los 120 metros de profundidad, está permanentemente libre de oxígeno.
En el agua sin oxígeno se encuentran las bacterias aeróbicas oxidantes de metano (MOB, por su siglas en inglés). Tal y como su nombre indica, estos microorganismos dependen fundamentalmente del oxígeno. Hasta ahora no estaba claro si podían descomponer el metano en el agua sin oxígeno y cómo lo hacían.
Es así que el equipo decidió observar con detenimiento la actividad de los microorganismos. Para su estudio utilizaron moléculas de metano (CH4) marcadas con átomos de carbono “pesados” (13C en lugar de 12C) y las añadieron a muestras de agua de lagos naturales que contenían microorganismos que las habitaban. Luego, los científicos siguieron el camino del carbono pesado en células individuales con instrumentos especiales (conocidos como NanoSIMS). De esta forma se pudo observar cómo las bacterias convierten el metano en dióxido de carbono. Una parte del carbono también se incorporó directamente a las células bacterianas. Así también se descubrió qué células de la comunidad bacteriana estaban activas y cuáles no. Asimismo, se investigó qué vías metabólicas utilizaban las bacterias
Las bacterias que son activas sin oxígeno
Schorn, quien actualmente es investigadora de la Universidad de Gotemburgo, sostuvo que los resultados “muestras que las MOB aeróbicas permanecen activas”, pero esto solo se aplica a un grupo determinado, que son “fácilmente reconocibles por sus distintivas células en forma de bastón”.
“Para nuestra sorpresa, estas células eran igualmente activas en condiciones óxicas y anóxicas, es decir, con y sin oxígeno. Por lo tanto, si medimos tasas más bajas de oxidación de metano en aguas anóxicas, probablemente se deba a que hay menos de estas células especiales en forma de bastón y no a que las bacterias sean menos activas”, añadió.
Versatilidad metabólica frente a la liberación de metano
Los investigadores del Instituto Max Planck fueron sorprendidos al examinar más de cerca las capacidades metabólicas de este grupo de bacterias. “A partir de los genes presentes, pudimos determinar cómo reaccionan las bacterias cuando el oxígeno escasea”, explica Jana Milucka, directora del Grupo de Investigación de Gases de Efecto Invernadero del Instituto Max Planck. Milucka reveló que encontraron “genes que se utilizan para un tipo especial de fermentación basada en metano”, lo cual se había demostrado en las condiciones cerradas de un laboratorio, pero no en el medio ambiente. El equipo también descubrió varios genes para la desnitrificación, que se cree permiten a las bacterias utilizar nitrato en lugar de oxígeno para generar energía.
Para los científicos, este proceso de fermentación es interesante debido a que si las MOB lo realizan, “es probable que liberen sustancias que otras bacterias pueden utilizar para crecer”. “Esto significa que el carbono contenido en el metano se retiene en el lago durante un período de tiempo más largo y no llega a la atmósfera. Esto representa un sumidero para el carbono del metano en entornos anóxicos que normalmente no se tiene en cuenta, lo que tendremos que incluir en nuestros cálculos futuros”, anota Milucka.
Reducciones de emisiones de metano en el presente... y el futuro
Los investigadores explican en su estudio quién descompone el metano en hábitats sin oxígeno y cómo se produce esta degradación. Asimismo, demuestran que las bacterias oxidantes de metano son sorprendentemente importantes para mantener bajo control la liberación de metano a la atmósfera.
“El metano es un potente gas de efecto invernadero que es responsable de aproximadamente un tercio del aumento actual de la temperatura global”, dice Schorn, al explicar la importancia de los resultados del estudio. “La oxidación del metano por microorganismos es el único sumidero biológico de metano. Por lo tanto, su actividad es crucial para controlar las emisiones de metano a la atmósfera y, por lo tanto, para regular el clima global. Dado el aumento actual y previsto de las condiciones anóxicas en los lagos templados, se espera que la importancia de las MOB para la degradación del metano en los lagos aumente. Nuestros resultados sugieren que las MOB harán una contribución significativa a la mitigación de los gases de efecto invernadero y al almacenamiento de carbono en el futuro”, concluye.
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