Las arqueas producen energía consumiendo y produciendo hidrógeno
Un equipo científico internacional ha redefinido nuestra comprensión de las arqueas, un ancestro microbiano de los humanos de hace dos mil millones de años, mostrando cómo utilizan el gas hidrógeno.
Los hallazgos explican cómo estas pequeñas formas de vida producen energía consumiendo y generando hidrógeno. Esta simple pero confiable estrategia les ha permitido prosperar durante miles de millones de años en algunos de los ambientes más hostiles de la Tierra.
El artículo, dirigido por científicos del Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash, incluidos el profesor Chris Greening, la profesora Jill Banfield y el Dr. Bob Leung, reescribe el libro de texto sobre biología básica.
El Dr. Bob Leung dijo que este descubrimiento sobre una de las formas de existencia más antiguas de la Tierra también puede respaldar la existencia humana, incluida la idea de nuevas formas de utilizar el hidrógeno para una futura economía verde.
"Los humanos sólo recientemente han comenzado a pensar en utilizar el hidrógeno como fuente de energía, pero las arqueas lo han estado haciendo durante mil millones de años. Los biotecnólogos tienen ahora la oportunidad de inspirarse en estas arqueas para producir hidrógeno industrialmente".
En la cima de la pirámide de la vida, hay tres "dominios" de la vida: eucariotas (en los que caen los animales, plantas y hongos), bacterias y arqueas. Las arqueas son organismos unicelulares que pueden vivir en los ambientes más extremos de la Tierra. La teoría científica más aceptada también sugiere que los eucariotas, como los humanos, evolucionaron a partir de un linaje muy antiguo de arqueas que se fusionaron con una célula bacteriana mediante el intercambio de gas hidrógeno.
"Nuestro hallazgo nos acerca un paso más a la comprensión de cómo este proceso crucial dio origen a todos los eucariotas, incluidos los humanos", dice Leung.
El equipo analizó los genomas de miles de arqueas en busca de enzimas productoras de hidrógeno y luego produjo las enzimas en el laboratorio para estudiar sus características. Descubrieron que algunas arqueas utilizan tipos inusuales de enzimas llamadas [FeFe]-hidrogenasas.
Imagen derecha: Las hidrogenasas mínimas e híbridas son activas en arqueas.
Las arqueas que producen estas enzimas que utilizan hidrógeno se encontraron en muchos de los entornos más desafiantes de la Tierra, incluidas aguas termales, depósitos de petróleo y en las profundidades del fondo marino.
Se pensaba que estas hidrogenasas estaban restringidas a sólo dos "dominios" de la vida: los eucariotas y las bacterias. Aquí, el equipo ha demostrado por primera vez que están presentes en arqueas y que son notablemente diversas en su forma y función.
Las arqueas no sólo tienen las enzimas que utilizan hidrógeno más pequeñas, sino que también tienen las enzimas que utilizan hidrógeno más complejas.
El artículo muestra que algunas arqueas tienen las enzimas productoras de hidrógeno más pequeñas de cualquier forma de vida en la Tierra. Esto podría ofrecer soluciones optimizadas para la producción de hidrógeno biológico en entornos industriales.
El profesor Chris Greening dijo que estos descubrimientos sobre cómo las arqueas utilizan el hidrógeno tienen potenciales aplicaciones para la transición a una economía verde.
"Actualmente la industria utiliza preciosos catalizadores químicos para utilizar el hidrógeno. Sin embargo, sabemos por la naturaleza que la función de los catalizadores biológicos puede ser muy eficiente y resistente. ¿Podemos utilizarlos para mejorar la forma en que utilizamos el hidrógeno?"
Con antiguos orígenes y potenciales aplicaciones en biotecnología, las arqueas continúan cautivando a los investigadores y ofrecen vías prometedoras para futuros descubrimientos y soluciones.
Los hallazgos han sido publicados en la revista Cell: Minimal and hybrid hydrogenases are active from archaea