Microbiología

Descubren bacterias come metales en cristalería sucia.

Los microbiólogos de Caltech han descubierto bacterias que se alimentan de manganeso y usan el metal como fuente de calorías. Se predijo que tales microbios existieron hace más de un siglo, pero ninguno se había encontrado o descrito hasta ahora.

«Estas son las primeras bacterias que utilizan manganeso como fuente de combustible», dice Jared Leadbetter, profesor de microbiología ambiental en Caltech quien, en colaboración con el académico posdoctoral Hang Yu, describe los hallazgos en la edición del 16 de julio de la revista Nature. «Un aspecto maravilloso de los microbios en la naturaleza es que pueden metabolizar materiales aparentemente poco probables, como los metales, produciendo energía útil para la célula».

El estudio también revela que las bacterias pueden usar manganeso para convertir el dióxido de carbono en biomasa, un proceso llamado quimiosíntesis. Anteriormente, los investigadores sabían de bacterias y hongos que podrían oxidar el manganeso o quitarle electrones, pero solo habían especulado que los microbios aún por identificar podrían aprovechar el proceso para impulsar el crecimiento.

Leadbetter encontró la bacteria por casualidad después de realizar experimentos no relacionados usando una forma ligera de manganeso similar a la tiza. Había dejado una jarra de vidrio sucia con la sustancia para sumergirla en agua del grifo en el fregadero de la oficina de Caltech antes de partir durante varios meses para trabajar fuera del campus. Cuando regresó, el frasco estaba cubierto con un material oscuro.

«Pensé, ¿Qué es eso?», Explica. «Comencé a preguntarme si los microbios tan buscados podrían ser responsables, por lo que realizamos pruebas sistemáticamente para resolverlo».

De hecho, el recubrimiento negro era manganeso oxidado generado por bacterias recién descubiertas que probablemente provenían del agua del grifo. «Hay evidencia de que los familiares de estas criaturas residen en el agua subterránea, y una parte del agua potable de Pasadena se bombea de los acuíferos locales», dice.

El manganeso es uno de los elementos más abundantes en la superficie de la tierra. Los óxidos de manganeso toman la forma de una sustancia oscura y grumosa y son comunes en la naturaleza; se han encontrado en depósitos subterráneos y también pueden formarse en sistemas de distribución de agua.

«Existe un conjunto completo de literatura de ingeniería ambiental sobre sistemas de distribución de agua potable que se obstruyen con óxidos de manganeso», dice Leadbetter. «Pero cómo y por qué motivo se genera dicho material ha seguido siendo un enigma. Claramente, muchos científicos han considerado que las bacterias que usan manganeso como energía podrían ser responsables, pero la evidencia que respalda esta idea no estaba disponible hasta ahora».

El hallazgo ayuda a los investigadores a comprender mejor la geoquímica del agua subterránea. Se sabe que las bacterias pueden degradar los contaminantes en las aguas subterráneas, un proceso llamado biorremediación. Al hacer esto, varios organismos clave «reducirán» el óxido de manganeso, lo que significa que le donarán electrones, de manera similar a como los humanos usan el oxígeno en el aire. Los científicos se han preguntado de dónde proviene el óxido de manganeso en primer lugar.

«Las bacterias que hemos descubierto pueden producirlo, por lo que disfrutan de un estilo de vida que también sirve para proporcionar a los otros microbios lo que necesitan para realizar reacciones que consideramos beneficiosas y deseables», dice Leadbetter.

Los resultados de la investigación también tienen una posible relevancia para comprender los nódulos de manganeso que salpican gran parte del fondo marino. Estas bolas metálicas redondas, que pueden ser tan grandes como la toronja, fueron conocidas por los investigadores marinos desde los cruceros del HMS Challenger en la década de 1870. 

Desde entonces, se ha encontrado que tales nódulos se alinean en el fondo de muchos de los océanos de la Tierra. En los últimos años, las compañías mineras han estado haciendo planes para cosechar y explotar estos nódulos, porque los metales raros a menudo se encuentran concentrados dentro de ellos.

Pero poco se entiende acerca de cómo se forman los nódulos en primer lugar. Yu y Leadbetter ahora se preguntan si los microbios similares a los que encontraron en el agua dulce podrían desempeñar un papel y planean investigar más el misterio. «Esto subraya la necesidad de comprender mejor los nódulos marinos de manganeso antes de que sean diezmados por la minería», dice Yu.

«Este descubrimiento de Jared y Hang llena un vacío intelectual importante en nuestra comprensión de los ciclos elementales de la Tierra, y se suma a las diversas formas en que el manganeso , un metal de transición abstruso pero común, ha dado forma a la evolución de la vida en nuestro planeta», dice Woodward Fischer, profesor de geobiología en Caltech, que no participó en el estudio.

Mayor información: Hang Yu & Jared R. Leadbetter. «Bacterial chemolithoautotrophy via manganese oxidation». Nature, Published: 15 July, 2020.

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