Como usted y yo, los microbios necesitan algunos metales en su dieta para mantenerse sanos. Los metales ayudan a los microbios a “digerir” completamente los alimentos. Despu茅s de una buena comida, los microbios que obtienen energ铆a reduciendo qu铆micamente el nitrato liberan un subproducto inofensivo: el nitr贸geno, el gas que constituye el 78% de la atm贸sfera terrestre.
Pero si un metal en particular, el cobre, no est谩 disponible, estos microbios no pueden completar el proceso bioqu铆mico “digestivo”, llamado desnitrificaci贸n. En lugar de liberar nitr贸geno, liberar谩n el potente gas de efecto invernadero 贸xido nitroso.
Estudios de laboratorio anteriores con cultivos puros han demostrado que la disponibilidad de cobre era importante para la desnitrificaci贸n. Ahora, una investigaci贸n del laboratorio de Daniel Giammar, catedr谩tico Walter E. Browne de Ingenier铆a Medioambiental en la Escuela de Ingenier铆a McKelvey, y de Jeffrey Catalano, profesor de Ciencias de la Tierra y Planetarias en Artes y Ciencias, ambos de la Universidad de Washington en San Luis, ha demostrado que en los complejos y din谩micos entornos acu谩ticos que estos microbios consideran su hogar, podr铆a no haber siempre suficiente cobre disponible para la desnitrificaci贸n.
Su investigaci贸n se public贸 el 15 de junio en la revista Geochimica et Cosmochimica Acta.
“El material de un vaso de precipitados no es el mismo que el del medio ambiente”, afirma Giammar. “Gran parte de nuestro enfoque consisti贸 en tomar materiales reales de sistemas ambientales reales y traerlos al laboratorio para observarlos de forma controlada”.
Los hallazgos subrayan el enorme papel del cobre en la liberaci贸n de 贸xido nitroso. “En los niveles normales de fondo, estos sistemas pueden no tener suficientes metales para llevar a cabo el proceso”, dijo Neha Sharma, estudiante de doctorado en el laboratorio de Giammar.
Esto es importante porque el 贸xido nitroso es el tercer gas de efecto invernadero m谩s potente y el 50% de 茅l procede de los microbios de los ecosistemas acu谩ticos.
Para entender mejor c贸mo afectaba el cobre a la liberaci贸n del gas en estos sistemas, Sharma y Elaine Flynn, cient铆fica principal del laboratorio de Catalano, fueron a la fuente. En colaboraci贸n con tres laboratorios del Departamento de Energ铆a de Estados Unidos (DOE) -los laboratorios nacionales de Oak Ridge y Argonne y el Savannah River Site-, Sharma y Flynn recogieron microbios de humedales y lechos de r铆os. Cuando analizaron la cantidad de cobre que hab铆a en los sistemas, se dieron cuenta de que no era suficiente para completar la desnitrificaci贸n.
“Entonces quisimos ver, si a帽ad铆amos cobre manualmente, si afectar铆a a la liberaci贸n de 贸xido nitroso”, dijo Sharma. Y as铆 fue. “Todo el 贸xido nitroso se convirti贸 en otras cosas”, pero ning煤n gas de efecto invernadero da帽ino.
Este hallazgo podr铆a apuntar a nuevas formas de frenar el calentamiento de la atm贸sfera, dijo Sharma. “Si ponemos un poco de metales en los sistemas naturales, podr铆a mitigar la liberaci贸n de N2O”, dijo. Tambi茅n podr铆a tener un efecto m谩s inmediato para los investigadores que estudian el clima.
“Actualmente, los modelos que predicen la liberaci贸n de gases de diversos sistemas no tienen en cuenta estos factores”, dijo Sharma. “Saben que factores como la disponibilidad de alimentos o la temperatura pueden afectar a la liberaci贸n de gases de efecto invernadero, pero no incluyen el efecto de los metales en este aspecto de los gases de efecto invernadero”.
Complejidad extrema
Para que la gente entienda realmente y haga predicciones 煤tiles sobre el clima, los modelos clim谩ticos deben incorporar toda la complejidad del mundo real presente en ecosistemas espec铆ficos.
Otro estudio, publicado en mayo en la revista ACS Earth & Space Chemistry, analiz贸 el comportamiento de cuatro metales diferentes de los suelos de los humedales ribere帽os del Savannah River Site y de los sedimentos de los arroyos cercanos al Oak Ridge National Laboratory.
El equipo de investigaci贸n, que incluye a Sharma y a Zixuan Wang, estudiante de doctorado en el laboratorio de Zhen “Jason” He, profesor de ingenier铆a energ茅tica, ambiental y qu铆mica, quer铆a saber si la disponibilidad de los metales cambiaba cuando los metales estaban bajo el agua (y hab铆a poco ox铆geno) frente a cuando estaban expuestos al aire.
El equipo ten铆a razones para creer que los cuatro metales, todos ellos importantes para las reacciones bioqu铆micas de los microbios, podr铆an actuar de forma similar. Sin embargo, para su sorpresa, los metales actuaron de forma diferente en situaciones similares.
“Esto significa que la biodisponibilidad de ciertos metales cambia con las estaciones”, dijo Sharma. “Esto pone de manifiesto la extrema complejidad de los sistemas naturales”.
Para captar esa complejidad se necesitan diversos especialistas y colaboradores.
“Somos ingenieros medioambientales, siempre estamos pensando ‘驴por qu茅 es importante esto? 驴Qu茅 va a hacer esto por el clima? 驴Qu茅 se puede hacer?”. dijo Giammar. “Pero adem谩s, colaboramos con el investigador principal, Jeffrey Catalano”, lo que dio al trabajo una fuerte perspectiva geoqu铆mica.
Adem谩s de recibir financiaci贸n y acceso a las cuencas hidrogr谩ficas de los laboratorios del DOE, esta investigaci贸n tambi茅n contribuye a la base de conocimientos del DOE.
Proporciona una pieza m谩s del rompecabezas de la “funci贸n de las cuencas”, el estudio de las funciones biogeoqu铆micas de las cuencas y sus habitantes. Mientras tanto, otros investigadores de otros campos hacen lo mismo.
Juntos, los conocimientos pueden cambiar la forma de entender las relaciones de las cuencas hidrogr谩ficas
Fuente: Science Daily