Detectaron una red subterránea de nanocables eléctricos creada por bacterias en todo el mundo

Un equipo de investigadores de diversos países descubrieron que las bacterias tienen la habilidad de subsistir en entornos carentes de oxígeno gracias a una familia de proteínas que les permite establecer una red eléctrica natural bajo tierra. Esta red desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la vida microbiana subterránea, así como en la realización de procesos que contribuyen a mitigar el calentamiento global, como la absorción de gas metano.

Las bacterias que habitan bajo la superficie terrestre dependen de una peculiar familia de proteínas que facilitan la transferencia de electrones excedentes generados durante la descomposición de nutrientes hacia finos hilos eléctricos conocidos como nanocables, los cuales se extienden hasta la superficie.

Según explican Nikhil Malvankar, investigador del Departamento de Biofísica Molecular y Bioquímica y del Instituto de Ciencias Microbianas de Yale en Estados Unidos, y Carlos Salgueiro, catedrático de la Escuela NOVA de Ciencia y Tecnología en Lisboa, estas proteínas funcionan como conectores que alimentan a los nanocables, formando así una red eléctrica natural en el subsuelo. Estos dos científicos lideran el equipo de investigadores que acaba de publicar este descubrimiento en un artículo para la revista Nature Communications.

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El enigma resuelto

Previo a este estudio, los investigadores habían identificado casi todos los elementos de la red eléctrica subterránea que facilita la interacción de los microorganismos con especies vecinas y nutrientes del suelo. Sin embargo, la nueva investigación ha revelado que una familia de proteínas conocida como citocromos es la responsable de transferir el excedente de electrones generado por la actividad metabólica hacia los nanocables.

El equipo ha observado que los nanocables poseen un potencial eléctrico específico que los hace idóneos para recibir electrones de diversas fuentes dentro del microorganismo. Para lograr esta transferencia de electrones del interior al exterior del microbio, los citocromos se unen temporalmente a los nanocables mediante fuerzas electromagnéticas, de manera análoga a la atracción entre imanes con cargas opuestas.

“Mediante nuestros estudios, hemos contribuido a resolver un enigma ancestral sobre cómo diversos microbios presentes en suelos y mares prosperan en diferentes entornos al llevar a cabo la transferencia extracelular de electrones a velocidades sorprendentemente altas, del orden de millones de electrones por segundo”, explican los autores. “La coexistencia de citocromos periplásmicos y nanocables en estas bacterias que habitan en entornos extremos permite una exportación rápida de electrones sin depender de la lenta difusión de portadores de electrones monoméricos o solubles”, añaden.

Combatiendo el calentamiento global

Según el equipo, este mecanismo de transferencia entre microorganismos y nanocables es común en una amplia variedad de bacterias y desempeña un papel crucial en la descomposición de vertidos de petróleo y materiales tóxicos. Además, sostienen que este descubrimiento podría ser fundamental para el desarrollo de nuevas fuentes de energía y biomateriales innovadores. Sin embargo, destacan que su importancia se extiende también al ámbito ambiental. Tanto Malvankar como Salgueiro señalan que los microorganismos presentes en la superficie terrestre son responsables del 50% de las emisiones de metano a la atmósfera, uno de los gases de efecto invernadero más influyentes en el calentamiento global.

Afortunadamente, estos microorganismos absorben el 80% del metano liberado desde los fondos oceánicos. Los investigadores sugieren que investigaciones futuras podrían revelar formas de manipular esta interacción para mejorar la eficiencia de los microbios en la reducción de emisiones de metano.