Investigaciones recientes enfatizan el importante papel de los metanógenos, los microorganismos que prosperan en entornos sin oxígeno, en la producción de metano atmosférico, un poderoso gas de efecto invernadero vinculado al cambio climático. Alrededor de dos tercios de las emisiones de metano provienen de estos pequeños organismos encontrados en humedales, campos de arroz, vertederos y los sistemas digestivos de animales como las vacas.
La visión de las fuentes específicas de metano es crucial para la limitación efectiva del cambio climático, pero seguir este gas de regreso a sus orígenes son desafíos considerables. Aunque los científicos han establecido métodos para verificar con precisión las emisiones del dióxido de carbono, la composición isotópica, esencialmente una «huella digital», del metano atmosférico es crucial para identificar sus fuentes. Un nuevo estudio publicado en la revista Ciencia Investigadores de la Universidad de California, Berkeley, aumentan la luz sobre cómo una enzima microbiana importante influye en esta composición isotópica.
Jonathan Gropp, el principal autor del estudio, enfatiza la confusión sobre las emisiones de metano. A diferencia del dióxido de carbono, que tiene enfoques de medición más consistentes, el metano ofrece incertidumbres significativas en el flujo, lo que complica los esfuerzos para determinar sus fuentes y cambios con el tiempo. El objetivo de este estudio es refinar estas estimaciones integrando la biología molecular con bigeoquímica isotópica.
El esfuerzo de cooperación incluyó manipular la expresión génica de una enzima crítica en metanógenos con la ayuda de la tecnología CRISPR. Esta enzima, metil-enzima m-reductasa (MCR), es vital para la producción de metano. Los investigadores investigaron cómo las variaciones en la actividad enzimática influyeron en los tipos de metano producidos por los metanógenos cuando alimentaron diferentes sustratos como el acetato y el metanol.
Tradicionalmente se suponía que la huella digital isotópica de metano dependía en gran medida de las fuentes de alimentos específicas que estaban disponibles para los metanógenos. Sin embargo, los hallazgos sugieren que otros factores, como la cantidad de estos sustratos y las condiciones ambientales, juegan un papel importante en este proceso. La investigación de Gropp indica que si los metanógenos se adaptan a sus entornos, también cambian sus procesos metabólicos, lo que a su vez cambia las firmas isotópicas del metano que producen.
El geoquímico Daniel Stolper señala que una variedad de organismos produce metano con diferentes huellas digitales isotópicas en condiciones de laboratorio. Sin embargo, las complejidades del mundo real conducen a discrepancias en estas firmas. El estudio mostró que bajo ciertas circunstancias, los metanógenos muestran un intercambio de átomos de hidrógeno que cambian la composición isotópica del metano producido, lo que refleja el agua en lugar de solo los sustratos que consumen.
Este descubrimiento conduce a una revaluación de las contribuciones de diferentes especies metanogénicas a las emisiones generales de metano. Los investigadores proponen que es posible el grado de metanógenos que consumen acetato, lo que indica que ocurren con más frecuencia de lo que se pensaba anteriormente.
Además de las implicaciones del medio ambiente, la tecnología CRISPR utilizada en este estudio aclararía el camino para los nuevos enfoques de los metanógenos de bioingeniería. Al manipular las rutas metabólicas, los investigadores esperan cambiar la producción de metano a crear una producción más favorable en lugar de contribuir a las emisiones de gases de efecto invernadero.
El estudio es un progreso importante en la comprensión de la producción de metano microbiano, en el que los campos de la biología molecular y la geoquímica se fusionan para analizar y abordar mejor los desafíos ambientales con respecto al cambio climático. A medida que evolucionan los métodos, el potencial para cambiar los procesos microbianos para reducir las emisiones de metano puede desempeñar un papel esencial en las estrategias climáticas.
