Bacteria descubierta en un Volcan, la vida presente en todo el Universo?

Fecha 18/11/2013 5:00:00 | Tema: Noticias de ultima hora

Un equipo de científicos encuentra en una fosa hidrotermal de Italia un microbio que utiliza en su metabolismo elementos del grupo de las tierras raras, algo nunca visto en un ser vivo.......


Informó desde UNIFA
Ing. Adolfo Gandin Ocampo


Imagen Original

HUUB OP DEN CAMP
La fosa de barro hidrotermal en el cr√°ter de Solfatara (Italia) donde se encontr√≥ la bacteria Methylacidiphilum fumariolicum. El fango est√° a temperaturas de entre 50¬į y 60¬į C y tiene un nivel de acid√©z que matar√≠a a la mayor parte de los seres vivos.

En el cráter de Solfatara, cercano al Vesubio, vive una bacteria que no solo se encuentra a gusto en fosas de barro ácido y ardiente. En un proceso metabólico en el que otros microbios emplean el viejo y familiar calcio, Methylacidiphilum fumariolicum prefiere elementos tan exóticos y poco próximos a la biología como el lantano, el cerio, el neodimio o el praseodimio, las llamadas tierras raras de la tabla periódica.

Los volcanes son ecosistemas de gran inter√©s para la biolog√≠a, ya que en ellos se encuentran microorganismos extrem√≥filos, adaptados a la vida en condiciones extraordinarias. Adem√°s de lo mucho que estos microbios pueden revelar sobre las fronteras de la bioqu√≠mica, su naturaleza los convierte en modelos a estudiar de cara a la b√ļsqueda de vida en otros planetas donde las condiciones ambientales sean muy diferentes a las terrestres.

El microbi√≥logo Huub Op den Camp, de la Universidad Radboud en Nijmegen (Pa√≠ses Bajos), se dedica a investigar el metabolismo de las bacterias que viven en medios extremadamente √°cidos. En 2007, Op den Camp y sus colaboradores aislaron una nueva especie en una fosa de barro hidrotermal en el cr√°ter de Solfatara (Italia), un volc√°n nacido en la famosa erupci√≥n que sepult√≥ Pompeya en el a√Īo 79. La nueva bacteria, que los cient√≠ficos describieron ese mismo a√Īo en la revista Nature, prefiere temperaturas de 50 a 60 grados cent√≠grados y medios muy √°cidos, con pH entre 2 y 5; incluso tolera niveles de pH inferiores a 1, equivalentes al √°cido sulf√ļrico concentrado. M. fumariolicum es una bacteria metanotrofa: se alimenta de gas metano para obtener energ√≠a.

De vuelta en el laboratorio, los cient√≠ficos no lograban que la bacteria creciera adecuadamente con los medios de cultivo habituales; como si echara de menos su hogar, el microbio solo proliferaba cuando se le a√Īad√≠a agua de su fosa original. El reto para los investigadores era descubrir cu√°l era el ingrediente clave de aqu√©l caldo.

‚ÄúEventualmente, aquello se convirti√≥ en una b√ļsqueda de seis a√Īos‚ÄĚ, recuerda Op den Camp. ‚ÄúPrimero dilucidamos si era un compuesto org√°nico o inorg√°nico. Despu√©s de calentar el agua de la fosa a temperaturas muy altas, el efecto estimulador todav√≠a estaba presente. Esto apuntaba claramente hacia un mineral inorg√°nico‚ÄĚ, a√Īade.

En paralelo, y siguiendo su l√≠nea de investigaci√≥n preferente, el microbi√≥logo se dedic√≥ a estudiar la enzima metanol deshidrogenasa de la bacteria. Esta prote√≠na permite a los microbios metanotrofos obtener su energ√≠a a partir del metanol, el alcohol producido en la descomposici√≥n del metano. Como otras muchas enzimas, la metanol deshidrogenasa necesita un cofactor, un elemento no proteico esencial para su actividad. Por ejemplo, algunas vitaminas que tomamos en la dieta act√ļan como cofactores de nuestras enzimas. En el caso de la metanol deshidrogenasa, la mayor√≠a de las bacterias emplean el calcio como cofactor.

La investigaci√≥n de la estructura tridimensional de la enzima corri√≥ a cargo de Thomas Barends y Andreas Dietl, del Instituto Max Planck de Investigaci√≥n M√©dica en Heidelberg (Alemania). Cuando estos expertos analizaron la mol√©cula, descubrieron que no conten√≠a calcio, sino otro misterioso elemento de naturaleza desconocida. Un cofactor encaja en su lugar en la enzima como una llave en una cerradura; el √°tomo de calcio era demasiado peque√Īo para el hueco de la enzima. ‚ÄúIncluso llev√© vitaminas y preparados minerales de mi casa, pero ninguno mostraba efecto estimulador‚ÄĚ, afirma Op den Camp.


Imagen Original

Esquema del sitio activo de la enzima metanol deshidrogenasa de la bacteria Methylacidiphilum fumariolicum, donde se inserta el √°tomo de cerio necesario para su actividad. Otras bacterias utilizan calcio.
MPI F. MEDICAL RESEARCH/BARENDS.

Los investigadores contaban con una pista extra√Īa: el agua de la fosa de Solfatara presentaba niveles de tierras raras entre cien y mil veces mayores de lo normal. Las tierras raras comprenden los llamados lant√°nidos, 15 metales arrinconados en la tabla peri√≥dica y cuya escasa solubilidad en agua les impide participar en el metabolismo. Son raros en los seres vivos, pero no en la naturaleza; de hecho, algunos son tan abundantes en la corteza terrestre como el cobre, pero se encuentran tan dispersos que es dif√≠cil localizar yacimientos aprovechables. Hoy algunos de estos elementos se cotizan a precios elevados porque se utilizan en dispositivos de alta tecnolog√≠a como tel√©fonos m√≥viles, ordenadores, pantallas, altavoces e incluso generadores e√≥licos.

El an√°lisis de metales de la metanol deshidrogenasa purificada apuntaba, en efecto, a los lant√°nidos. ‚ÄúDe repente, todo encajaba‚ÄĚ, se√Īala Barends. ‚ÄúLogramos demostrar que este √°tomo misterioso ten√≠a que ser una tierra rara. Es la primera vez que se descubre una funci√≥n biol√≥gica semejante para estos elementos‚ÄĚ.

Almacena reservas

La bacteria puede emplear cerio, lantano, praseodimio o neodimio para su metanol deshidrogenasa. ‚ÄúProbamos varios lant√°nidos y vimos que el cerio era el que m√°s estimulaba el crecimiento‚ÄĚ, precisa Op den Camp. ‚ÄúA√Īadiendo lant√°nidos al agua del grifo de Nijmegen, pudimos simular el agua volc√°nica de la fosa de barro que necesit√°bamos para sostener un buen crecimiento.

Despu√©s de seis a√Īos, el misterio estaba resuelto‚ÄĚ. Los cient√≠ficos descubrieron adem√°s que M. fumariolicum tiene la costumbre de ingerir m√°s cantidad de lant√°nidos de la que necesita, por lo que posiblemente almacena reservas.

Seg√ļn el estudio publicado por los investigadores en la revista Environmental Microbiology, el radio at√≥mico de los lant√°nidos es mayor que el del calcio, como corresponde al hueco en la enzima de la bacteria. ‚ÄúEn la metanol deshidrogenasa de esta bacteria se han sustituido algunos amino√°cidos, lo que deja m√°s espacio para el metal‚ÄĚ, dice Barends. Curiosamente, an√°lisis posteriores muestran que esta versi√≥n alterada de la enzima est√° extendida entre otras bacterias que viven en aguas costeras e incluso en las hojas de las plantas, que pueden captar y concentrar tierras raras y as√≠ asegurar el suministro a las bacterias. Seg√ļn Barends, ‚Äúestas bacterias pueden estar presentes en cualquier lugar en el que haya arena, ya que esta es una fuente casi inagotable de tierras raras‚ÄĚ.

Despu√©s de todo, la presencia de las tierras raras en el metabolismo de los seres vivos puede no ser tan rara. ‚ÄúEs muy especial que el cerio haya resultado ser un elemento esencial para la vida de nuestra bacteria volc√°nica, pero este hallazgo tambi√©n puede ayudar a descubrir otras bacterias hasta ahora desconocidas‚ÄĚ, sugiere Op den Camp. ‚ÄúEn el pasado, cuando trat√°bamos de cultivar bacterias, los lant√°nidos jam√°s se a√Īad√≠an al medio, lo que pudo impedir que crecieran algunas que necesitan estos compuestos.

Probando muestras de muchos ecosistemas diferentes, ahora en medios con lant√°nidos, podremos descubrir nuevas especies‚ÄĚ.

Otra posible aplicaci√≥n del hallazgo es la biominer√≠a, empleando estas bacterias como diminutos mineros encargados de cosechar y acumular estas tierras raras para su uso en dispositivos electr√≥nicos. Sin embargo, Op den Camp a√ļn ve lejano este objetivo: ‚ÄúLas bacterias necesitan cantidades muy peque√Īas. Se necesitar√≠a un gran aumento de su capacidad de ingesta para utilizarlas en biominer√≠a, y para eso primero tendremos que comprender los sistemas de transporte implicados‚ÄĚ.




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