Metanogénesis

La metanogénesis es la formación de metano por microbios. Es una forma de metabolismo microbiano muy importante y extendida. En la mayoría de los entornos, es el paso final de la descomposición de la biomasa. Recientemente se ha demostrado que el tejido de las hojas de las plantas vivas emite metano.^[1] Aunque el mecanismo por el que ocurre esta producción de metano es, hasta ahora, desconocido, las implicaciones son grandes; es un ejemplo de metanogénesis en organismos no microbianos, supuestamente en condiciones aeróbicas. Como no se sabe mucho acerca de los caminos que emplean las plantas para producir metano, el resto de este artículo se centra en la producción de metano por los microbios, algo bien estudiado.

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Bioquímica de la metanogénesis

La metanogénesis es una forma de respiración anaeróbica.^[2] Los metanógenos no utilizan el oxígeno para respirar; de hecho, el oxígeno inhibe el crecimiento de los metanógenos. El aceptor de electrones terminal en la metanogénesis no es el oxígeno, sino el carbono. El carbono puede aparecer en un pequeño número de compuestos orgánicos con poco peso molecular. Los dos caminos mejor descritos implican la utilización de dióxido de carbono y ácido acético como aceptores terminales de electrones:

CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2H₂O

CH₃COOH → CH₄ + CO₂

Sin embargo, se ha demostrado que la metanogénesis utiliza carbono de otros compuestos orgánicos pequeños, como el ácido fórmico, el metanol, la metilamina, el sulfuro de dimetilo y el metanotiol.

La bioquímica de la metanogénesis es relativamente compleja e implica a las siguientes coenzimas y cofactores: F430, coenzima B, coenzima M, metanofurano y metanopterina.

Ocurrencia de la metanogénesis

Los organismos capaces de realizar la metanogénensis se llaman metanógenos. Los microbios que realizan la metanogénesis no tienen núcleo ni orgánulos separados por membranas (es decir, son procariontes). Los metanógenos son un grupo muy antiguo de organismos, miembros de las arqueobacterias, también conocidas como arqueas (dependiendo del sistema taxonómico utilizado).

Los metanógenos no pueden existir en presencia de oxígeno, por lo que sólo se encuentran en entornos en los que el oxígeno es reducido. Sobre todo son entornos que experimentan una descomposición de materia orgnánica, como terrenos pantanosos, el tracto digestivo de los animales y sedimentos acuáticos. La metanogénesis también se da en zonas donde no hay presencia de oxígeno ni descomposición de materia orgánica, como el subsuelo profundo terrestre, las fuentes hidrotermales de las profundidades marinas y las reservas de petróleo.

Importancia en el ciclo del carbono

La metanogénesis es el paso final en la descomposición de la materia orgánica. Durante el proceso de descomposición, aceptores de electrones (como el oxígeno, hierro, sulfato, nitrato y manganeso) se reducen, mientras que se acumulan hidrógeno (H₂) y dióxido de carbono. También se acumulan compuestos orgánicos ligeros por fermentación. Durante las fases avanzadas de la descomposición orgánica, todos los aceptores de electrones quedan reducidos excepto el dióxido de carbono. El dióxido de carbono es un producto de la mayoría de los procesos catabólicos, por lo que no se reduce como otros aceptores de electrones potenciales.

Solo la metanogénesis y la fermentación pueden darse en ausencia de aceptores de electrones distintos al carbono. La fermentación sólo permite la ruptura de compuestos orgánicos más grandes y produce compuestos orgánicos pequeños. La metanogénesis elimina con efectividad los productos casi finales de la descomposición: el hidrógeno, los compuestos orgánicos pequeños y el dióxido de carbono. Sin la metanogénesis se acumularía una gran cantidad de carbono (en forma de productos de la fermentación) en los ambientes anaeróbicos.

La metanogénesis es útil para la humanidad. Mediante ella, los residuos orgánicos se pueden convertir en el útil "biogas" metano. La metanogénesis se da en las tripas de los humanos y otros animales. Aunque se piensa que la metanogénesis no es esencial para la digestión humana, es necesaria en la nutrición de los animales rumiantes, como las vacas y las cabras. En el rumen (conocido incorrectamente como el "segundo estómago" de algunos animales^{[cita requerida]}), organismos anaeróbicos (incluyendo metanógenos) digieren la celulosa en formas utilizables por el animal. Sin los microbios del rumen, las vacas no podrían sobrevivir sin ser alimentadas con una dieta especial.

Metanogénesis inversa

Los metanógenos también pueden utilizar el metano como sustrato en conjunción con la reducción del sulfato y el nitrato.^[3]

Referencias