El equipo de investigación interdisciplinario descubrió que el metano surge en las células de los organismos por un proceso puramente químico. Los estudios proporcionan, entre otras cosas, una explicación de por qué este gas se libera no sólo por medio de la actividad de microorganismos especiales sino, como se observa desde hace bastante tiempo, también por plantas y hongos. Los hallazgos son un paso importante hacia la comprensión de la formación de metano aeróbico en el medio ambiente, según los autores.
Gas de efecto invernadero
El metano contribuye al cambio climático global como gas de efecto invernadero. Es por ello que las causas naturales y antrópicas de su aparición son de especial interés científico. “Durante mucho tiempo se asumió que el metano sólo se forma por medio de las llamadas bacterias antiguas o arqueas cuando descomponen sustancias orgánicas en ausencia de oxígeno. Cuando las observaciones científicas demostraron que las plantas, los hongos, las algas y las cianobacterias también forman metano en presencia de oxígeno, esto se atribuyó inicialmente a las actividades enzimáticas”, explicó Leonard Ernst, primer autor del estudio, publicado en Nature.
Sin embargo, hasta ahora no se ha encontrado ninguna enzima responsable de hacerlo en ninguno de estos organismos. Ahora, los científicos han logrado demostrar que el metano también se puede formar sin un catalizador de este tipo, con la ayuda de un mecanismo puramente químico.
Este proceso está impulsado por especies reactivas de oxígeno (ROS) que surgen por medio de la actividad metabólica de las células. En interacción con el elemento esencial hierro, tales compuestos de oxígeno, en todos los organismos, participan en una reacción química que, por medio de varios pasos, conduce a la formación de metabolitos altamente reactivos. Estas sustancias favorecen la separación de un radical metilo de compuestos de azufre y nitrógeno. El metano se forma mediante la reacción posterior con átomos de hidrógeno.
Con la ayuda de la bacteria Bacillus subtilis, los investigadores pudieron demostrar que el grado de formación de metano se relaciona directamente con la actividad metabólica: “Cuanto más activa es la célula, más metano se forma”, explicó Ilka Bischofs, líder del grupo de investigación conjunto del Centro BioQuant de la Universidad de Heidelberg y del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre.
El estudio pudo mostrar la formación de metano relacionada con ROS en más de 30 organismos modelo, desde bacterias y arqueas hasta levaduras y células vegetales y líneas celulares humanas. En consecuencia, para citar a Leonard Ernst, es muy probable que esta formación de metano desencadenada de manera pura y química tenga lugar en todos los organismos. Frank Keppler, de la Universidad de Heidelberg, dijo: “Nuestros hallazgos podrían ser un hito para comprender la formación de metano aeróbico en el medio ambiente, ya que este mecanismo universal también puede explicar nuestras observaciones anteriores sobre la liberación de metano de las plantas”.
Estrés físicos y químicos
Además del aumento de la actividad metabólica, el estrés oxidativo, causado por temperaturas ambientales más altas o la adición de sustancias formadoras de ROS, también condujo a una mayor formación de metano en los organismos estudiados. Cuando los científicos la contrarrestaron con la ayuda de antioxidantes, la formación del gas de efecto invernadero disminuyó, una interacción de factores que podría regular la aparición de metano en los organismos.
“Esta interacción con factores de estrés físicos y químicos también explicaría por qué un organismo individual puede liberar cantidades muy diferentes de metano”, indicó Keppler. “En consecuencia, las fluctuaciones de metano en el aliento de una persona podrían brindar indicaciones del nivel de estrés oxidativo o apuntar a reacciones inmunes”, añadió. Además, también se supone que los impactos del cambio climático en las condiciones ambientales y de temperatura influyen en el nivel de estrés de muchos organismos y los llevan a liberar más metano.
