Nanorredes eléctricas naturales conectando arqueas con bacterias

Se podría decir que algunos microorganismos, cuando necesitan energía, simplemente enchufan un cable a una toma de corriente. Estas células pueden satisfacer sus necesidades de energía en forma de electricidad a través de conexiones mediante nanocables naturales.

Unos investigadores han descubierto estas singulares redes naturales de suministro de electricidad, posiblemente las redes eléctricas más pequeñas del mundo, al examinar aglomeraciones celulares de microorganismos que degradan el metano. En las redes intervienen dos tipos de microorganismos unicelulares muy diferentes, que pueden degradar conjuntamente el metano. Los científicos han descubierto conexiones catalogables como cables interconectando a estas criaturas, una infraestructura esencial en los intercambios de energía.

El descubrimiento de un cableado eléctrico entre microorganismos empleando hierro como fuente de energía, en 2010, fue un hallazgo científico espectacular. De inmediato, surgió la pregunta de si el intercambio de energía eléctrica es habitual en otras reacciones químicas en las que intervienen microbios. Uno de los procesos en cuestión era la oxidación anaeróbica de metano (AOM, por sus siglas en inglés), que es responsable de la degradación de dicho gas de efecto invernadero en el lecho oceánico, y que por tanto tiene una gran relevancia para el clima terrestre. Los microorganismos implicados fueron descritos por vez primera en 2000, y desde entonces estos han sido ampliamente estudiados.

En el océano, el metano se produce por la descomposición de la biomasa muerta en los sedimentos bajo la superficie del fondo marino. El metano se eleva hacia dicho suelo, pero antes de alcanzar la columna de agua es degradado por un tipo especial de comunidad de arqueas y bacterias. Las arqueas toman el metano y lo oxidan para obtener carbonato. En el proceso, transmiten energía a sus bacterias asociadas.

Imagen obtenida mediante microscopia electrónica, en la que aparecen los nanocables conectando arqueas y bacterias. La barra blanca de escala representa la longitud de un micrómetro. Las flechas señalan los nanocables. Con la letra “A” se identifica a una arquea, y con la “H” a una bacteria. (Foto: MPI f. Biophysical Chemistry)

El equipo de Gunter Wegener y Viola Krukenberg, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, se centró en una de estas comunidades de arqueas y bacterias cuya subsistencia se basa en la oxidación anaeróbica de metano. Estos microorganismos viven en un entorno a 60 grados centígrados.

Resultó muy difícil averiguar cómo se realizaba la transferencia de energía.

Usando microscopía electrónica en cultivos termofílicos AOM, se constató la existencia de conexiones directas canalizando electrones entre las células. También se han encontrado todos los genes necesarios para la biosíntesis de los filamentos celulares que conectan a las células. Solo cuando se añade el metano como fuente de energía se activan estos genes y se forman los cables que conectan a las bacterias con las arqueas.

Con una longitud de varios micrómetros, los cables pueden exceder en mucho la propia de las células, pero su diámetro tiene solo unos pocos nanómetros.

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