El metano es un gas de efecto invernadero fuerte que juega un papel clave en el clima de la Tierra. Cada vez que usamos gas natural, ya sea que encienda la estufa de la cocina o la barbacoa, usamos metano.<\/p>\n\n\n\n
Solo tres fuentes en la Tierra producen metano de forma natural: volcanes, interacciones subsuperficiales agua-roca y microbios. Entre estas tres fuentes, la mayor\u00eda es generada por microbios, que han depositado cientos de gigatoneladas de metano en el fondo marino profundo. En el fondo marino, el metano se filtra, se filtra hacia el oc\u00e9ano abierto y las comunidades microbianas consumen la mayor parte de este metano antes de que llegue a la atm\u00f3sfera. A lo largo de los a\u00f1os, los investigadores est\u00e1n encontrando cada vez m\u00e1s metano debajo del lecho marino, pero muy poco sale de los oc\u00e9anos y llega a la atm\u00f3sfera. \u00bfA d\u00f3nde va el resto?<\/p>\n\n\n\n
Un equipo de investigadores dirigido por Jeffrey J. Marlow, ex investigador postdoctoral en Biolog\u00eda Organ\u00edsmica y Evolutiva en la Universidad de Harvard, descubri\u00f3 comunidades microbianas que consumen r\u00e1pidamente el metano, evitando su escape a la atm\u00f3sfera terrestre. El estudio publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences recolect\u00f3 y examin\u00f3 microbios que comen metano de siete filtraciones del lecho marino geol\u00f3gicamente diversas y encontr\u00f3, lo m\u00e1s sorprendente, que las rocas carbonatadas de un sitio en particular albergan comunidades microbianas oxidantes de metano con las tasas m\u00e1s altas de consumo de metano medido hasta la fecha.<\/p>\n\n\n\n
“Los microbios en estas rocas carbonatadas est\u00e1n actuando como un biofiltro de metano que lo consume todo antes de que salga del oc\u00e9ano”, dijo el autor principal Peter Girguis, profesor de Biolog\u00eda Organ\u00edsmica y Evolutiva de la Universidad de Harvard. Los investigadores han estudiado los microbios que viven en los sedimentos del lecho marino durante d\u00e9cadas y saben que estos microbios consumen metano. Este estudio, sin embargo, examin\u00f3 con gran detalle los microbios que prosperan en las rocas carbonatadas.<\/p>\n\n\n\n
Las rocas carbonatadas del fondo marino son comunes, pero en lugares selectos forman estructuras inusuales parecidas a chimeneas. Estas chimeneas alcanzan de 12 a 60 pulgadas de altura y se encuentran en grupos a lo largo del lecho marino que se asemejan a un grupo de \u00e1rboles. A diferencia de muchos otros tipos de rocas, estas rocas carbonatadas son porosas y crean canales que albergan una comunidad muy densa de microbios consumidores de metano. En algunos casos, estos microbios se encuentran en densidades mucho m\u00e1s altas dentro de las rocas que en el sedimento.<\/p>\n\n\n\n
Durante una expedici\u00f3n de 2015 financiada por Ocean Exploration Trust, Girguis descubri\u00f3 un arrecife de chimenea de carbonato frente a la costa del sur de California en el sitio de aguas profundas Point Dume. Girguis regres\u00f3 en 2017 con fondos de la NASA para construir un observatorio del fondo marino. Al unirse al laboratorio de Girguis, Marlow, actualmente profesor asistente de biolog\u00eda en la Universidad de Boston, estaba estudiando microbios en carbonatos. Los dos decidieron realizar un estudio comunitario y recolectar muestras del sitio.<\/p>\n\n\n\n
“Medimos la velocidad a la que los microbios de los carbonatos comen metano en comparaci\u00f3n con los microbios en el sedimento”, dijo Girguis. “Descubrimos que los microbios que viven en los carbonatos consumen metano 50 veces m\u00e1s r\u00e1pido que los microbios en el sedimento. A menudo vemos que algunos microbios de sedimentos de volcanes de lodo ricos en metano, por ejemplo, pueden ser de cinco a diez veces m\u00e1s r\u00e1pidos en comer metano, pero 50 veces m\u00e1s r\u00e1pido es algo completamente nuevo. Adem\u00e1s, estas tasas se encuentran entre las m\u00e1s altas, si no las m\u00e1s altas, que hemos medido en cualquier lugar”.<\/p>\n\n\n\n
“Estas tasas de oxidaci\u00f3n o consumo de metano son realmente extraordinarias, y nos propusimos entender por qu\u00e9”, dijo Marlow.<\/p>\n\n\n\n
El equipo descubri\u00f3 que la chimenea de carbonato establece un hogar ideal para que los microbios coman mucho metano muy r\u00e1pido. “Estas chimeneas existen porque algo de metano en el fluido que fluye desde el subsuelo es transformado por los microbios en bicarbonato, que luego puede precipitar del agua de mar en forma de roca carbonatada”, dijo Marlow. “Todav\u00eda estamos tratando de averiguar de d\u00f3nde proviene ese fluido y su metano”.<\/p>\n\n\n\n
Los microambientes dentro de los carbonatos pueden contener m\u00e1s metano que el sedimento debido a su naturaleza porosa. Los carbonatos tienen canales que constantemente irrigan a los microbios con metano fresco y otros nutrientes, lo que les permite consumir metano m\u00e1s r\u00e1pido. En los sedimentos, el suministro de metano a menudo es limitado porque se difunde a trav\u00e9s de canales m\u00e1s peque\u00f1os y sinuosos entre los granos minerales.<\/p>\n\n\n\n
Un hallazgo sorprendente fue que, en algunos casos, estos microbios est\u00e1n rodeados de pirita, que es conductora de electricidad. Una posible explicaci\u00f3n de las altas tasas de consumo de metano es que la pirita proporciona un conducto el\u00e9ctrico que pasa electrones de un lado a otro, lo que permite que los microbios tengan tasas metab\u00f3licas m\u00e1s altas y consuman metano r\u00e1pidamente.<\/p>\n\n\n\n
“Estas tasas muy altas son facilitadas por estos carbonatos que proporcionan un marco para que los microbios crezcan”, dijo Girguis. “El sistema se asemeja a un mercado donde los carbonatos permiten que un mont\u00f3n de microbios se agreguen en un lugar y crezcan e intercambien, en este caso, intercambiar electrones, lo que permite un mayor consumo de metano”.<\/p>\n\n\n\n
Marlow estuvo de acuerdo: “Cuando los microbios trabajan juntos, o intercambian componentes b\u00e1sicos como el carbono o el nitr\u00f3geno, o intercambian energ\u00eda. Y una forma de hacerlo es a trav\u00e9s de electrones, como una moneda de energ\u00eda. La pirita intercalada a lo largo de estos carbonatos las rocas podr\u00edan ayudar a que el intercambio de electrones ocurra de manera m\u00e1s r\u00e1pida y amplia”.<\/p>\n\n\n\n
En el laboratorio, los investigadores colocaron los carbonatos recolectados en reactores de alta presi\u00f3n y recrearon las condiciones en el fondo del mar. Les dieron metano marcado isot\u00f3picamente con carbono-14 o deuterio (hidr\u00f3geno-2) agregado para rastrear la producci\u00f3n y el consumo de metano. A continuaci\u00f3n, el equipo compar\u00f3 los datos de Point Dume con seis sitios adicionales, desde el Golfo de M\u00e9xico hasta la costa de Nueva Inglaterra. En todos los lugares, las rocas carbonatadas en las filtraciones de metano conten\u00edan microbios que se alimentan de metano.<\/p>\n\n\n\n
“A continuaci\u00f3n, planeamos desenredar c\u00f3mo cada una de estas diferentes partes de los carbonatos (la estructura, la conductividad el\u00e9ctrica, el flujo de fluidos y la densa comunidad microbiana) lo hacen posible. Por ahora, no sabemos la contribuci\u00f3n exacta de cada uno”. dijo Girguis.<\/p>\n\n\n\n
“Primero, necesitamos entender c\u00f3mo estos microbios mantienen su tasa metab\u00f3lica, ya sea que est\u00e9n en una chimenea o en el sedimento. Y necesitamos saber esto en nuestro mundo cambiante para construir nuestro poder predictivo”, dijo Marlow. “Una vez que aclaramos c\u00f3mo estos muchos factores interconectados se unen para convertir el metano en roca, podemos preguntarnos c\u00f3mo podemos aplicar estos microbios anaer\u00f3bicos que comen metano a otras situaciones, como vertederos con fugas de metano”.<\/p>\n\n\n\n