Una bacteria que come metano y podría ayudar a capturar este gas contaminante de la atmósfera.
Las bacterias que pueden convertir el metano del aire en productos usables podrían ser una herramienta vital para reducir emisiones de gases de efecto invernadero, si se logra descifrar cómo lo hacen.
Un nuevo descubrimiento podría poner en marcha los esfuerzos para diseñar bacterias recolectoras de metano, luchar contra las emisiones de efecto invernadero y «minar» el aire en busca de compuestos útiles.
El metano es un gas de efecto invernadero muy potente, 25 veces más eficaz para atrapar el calor del sol dentro de la atmósfera terrestre.
Es emitido por fuentes como el ganado, minas de carbón, oleoductos o vertederos, representa el 20% de todos los gases de efecto invernadero que emitimos, clave para el calentamiento global.
Además de reducir su emisión, una posible solución consiste en capturar el metano que producimos y convertirlo en otras sustancias que se puedan reusar. Pero es difícil de controlar.
Unas bacterias llamadas «metanótrofos» consumen unos 30 millones de toneladas de metano atmosférico y lo convierten en compuestos menos dañinos. Y ahora el tema es intentar aprovecharlas en beneficio de toda la humanidad.
Cómo convertir el metano atmosférico en metanol.
El metano atmosférico nos podría proporcionar una fuente de combustible barata y abundante.
Pero económicamente hoy día no es rentable. Para ello los investigadores tienen que optimizar las reacciones químicas que tienen lugar en las bacterias para maximizar la cantidad de metano que se convierte.
Se necesita conocer en detalle las enzimas que usan los metanótrofos (pMMO). Se sabe que estas grandes y complejas proteínas se unen al metano en lugares específicos y son cruciales para catalizar las reacciones químicas que convierten el metano.
El problema es que estas enzimas están incrustadas en las delicadas membranas externas de las bacterias.
Para estudiar sus estructuras a escala atómica, los investigadores han tenido que usar hasta ahora técnicas perjudiciales para extraer las enzimas de sus huéspedes. Cuando se arranca de su entorno natural de esta forma, la actividad de pMMO se detiene por completo, lo que hace prácticamente imposible que los investigadores comprendan cómo interactúa con el metano.
Nueva solución.
Un equipo dirigido por Amy Rosenzweig (Universidad de Northwestern), ha dado un paso importante para superar estos problemas.
Su solución pasa por un procedimiento más cuidadoso, en el que las enzimas extraídas se incrustan en diminutos nanodiscos de lípidos, las mismas moléculas grasas que componen las membranas celulares. La idea es que los nanodiscos se parezcan lo suficiente al entorno nativo de las enzimas como para que éstas sigan reaccionando con el metano.
Los investigadores podrían diseñar enzimas artificiales más adecuadas para convertir el metano atmosférico en productos útiles.
Mediante una técnica de imagen en 3D denominada «criotomografía electrónica», pudieron estudiar de cerca el comportamiento de las enzimas, con un nivel de detalle que les permitió visualizar los movimientos de los átomos individuales. Los investigadores descubrieron que, cuando estaban incrustadas en los nanodiscos, las enzimas pMMO se comportaban de forma completamente diferente a sus homólogas que habían sido retiradas por completo de las membranas celulares.
Lo más importante es que, al interactuar con los lípidos que las rodean, estas enzimas conservaron su capacidad de interactuar con las moléculas de metano. Por primera vez, esto permitió al equipo identificar un «sitio de unión» aún no detectado en la enzima, donde las moléculas de metano probablemente sufren la reacción que las convierte en metanol.
Bioingeniería de precisión.
Este descubrimiento podría tener implicaciones de gran alcance para nuestra capacidad de capturar metano directamente de la atmósfera. Gracias a una mejor comprensión del comportamiento de unión natural de la pMMO, los investigadores de futuros estudios podrían diseñar nuevas enzimas artificiales basadas en la pMMO. Cuando se incorporen a las membranas celulares de los metanótrofos, estas enzimas podrían ser mucho más adecuadas para convertir el metano atmosférico en productos útiles.
Los investigadores podrían aumentar significativamente la eficiencia y el rendimiento de los procesos de biofabricación existentes, haciéndolos económicamente competitivos. A su vez, esto podría incentivar fuertemente a muchas industrias para que aprovechen el metano que producen en su origen, en lugar de dejar que se desperdicie, calentando la atmósfera.
Vía northwestern.edu
Mariana dice
Que buen artículo.