Bacterias que se alimentan de electricidad en los sedimentos marinos pueden desempeñar un papel en la lucha contra el cambio climático
Los océanos globales absorben alrededor del 25% del dióxido de carbono liberado a la atmósfera cuando se queman combustibles fósiles. Las bacterias que comen electricidad conocidas como fotoferrotrofos podrían impulsar este proceso esencial, según una nueva investigación de la Universidad de Washington en St. Louis.
Los científicos dirigidos por Arpita Bose, profesora asistente de biología en Artes y Ciencias, encontraron que las bacterias que se encuentran en los sedimentos salobres pueden "comer" la electricidad y, en el proceso, absorber y bloquear el dióxido de carbono que calienta el clima. Anteriormente se pensaba que esta inusual habilidad era casi exclusiva de las bacterias de agua dulce, pero puede ser común en las bacterias marinas.
"Estos microbios fijan y secuestran dióxido de carbono y pueden 'comer' electricidad y realizar fotoferrotrofia", dijo Bose. "Los fotoferrotrofos usan hierro soluble como fuente de electrones para la fotosíntesis mientras fijan el dióxido de carbono. Los ambientes marinos son excelentes lugares para ellos porque son ricos en muchas cosas que necesitan.
"Estamos interesados en estos microbios debido a su papel en el secuestro de carbono", dijo. "Quizás estos microbios pueden ser importantes para combatir el cambio climático".
Los primeros fotoferrotrofos que los científicos aislaron en la década de 1990 provinieron de ecosistemas de agua dulce. Solo se han descubierto previamente dos fotoferrotrofos marinos, pero esas bacterias son difíciles de mantener vivas en un laboratorio.
"Esto realmente obstaculizó las investigaciones sobre fotoferrotrofos marinos", dijo Bose.
Para el nuevo trabajo, Bose regresó a uno de sus lugares favoritos para buscar bacterias, Woods Hole, Massachusetts y el estuario del río Trunk. Allí, ella y los miembros de su equipo aislaron 15 nuevas cepas de la bacteria fototrófica anoxigenica marina común Rhodovulum sulfidophilum.
"Descubrimos que todas las cepas de Rhodovulum eran capaces de fotoferrotrofia, y usamos AB26 como una cepa representativa para demostrar que también puede consumir electricidad", dijo Bose.
En el laboratorio, las bacterias pudieron recolectar electrones directamente de una fuente de electricidad; en la naturaleza, probablemente recolectan electrones a través del óxido y otros minerales de hierro que abundan naturalmente en los sedimentos marinos.
Luego, los científicos realizaron algunas pruebas adicionales con una de las cepas para iluminar aún más la vía que utilizan las bacterias para consumir electrones directamente. Una proteína de transferencia de electrones previamente desconocida parece ser la clave del proceso, aunque se necesita investigación adicional para describir específicamente el mecanismo molecular.
"Los fotótrofos anoxigénicos, como Rhodovulum sulfidophilum, están ampliamente distribuidos en los ecosistemas marinos", dijo Dinesh Gupta, investigador postdoctoral en la Universidad de California, Berkeley, y co-primer autor del nuevo estudio, quien realizó esta investigación como estudiante de posgrado en el Laboratorio Bose. "Este estudio es el primero en explorar si pueden usar sustancias insolubles/en fase sólida como donantes de electrones y si este proceso de absorción de electrones podría estar relacionado con el secuestro de carbono o la fijación de dióxido de carbono en el océano".
Debido a que estas bacterias ya son comunes y prosperan en los sedimentos marinos, es posible que ya sean una clave para futuros enfoques diseñados para el cambio climático, dijo Bose.
"Necesitamos comprender el grado de secuestro de carbono que pueden hacer en la naturaleza, ya que podría ser un metabolismo críptico", dijo Bose. "También podríamos potenciarlo aún más, tanto para la biotecnología como para el medio ambiente. Este estudio es un gran paso que prepara el terreno para muchos estudios futuros".
El estudio aparece en la edición del 30 de mayo de The ISME Journal, una revista oficial de la Sociedad Internacional de Ecología Microbiana: Photoferrotrophy and phototrophic extracellular electron uptake is common in the marine anoxygenic phototroph Rhodovulum sulfidophilum
