Del campo petrolífero al laboratorio
Un microbio especial convierte el petróleo en gases por sí mismo
Los microorganismos pueden convertir el petróleo en gas natural, es decir, en metano. Hasta hace poco, se pensaba que esta conversión solo era posible mediante la cooperación de diferentes organismos. En 2019, Rafael Laso-Pérez y Gunter Wegener, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina, sugirieron que una arquea especial puede hacerlo por sí sola, como indican sus análisis del genoma. Ahora, en colaboración con un equipo de China, los investigadores han conseguido cultivar este "microbio milagroso" en el laboratorio. Esto les ha permitido describir exactamente cómo el microbio logra la transformación. También descubrieron que prefiere comer trozos de comida bastante voluminosos.
En un campo petrolífero como éste, Gunter Wegener y sus colegas encontraron los microorganismos que ahora también viven en su laboratorio. La información genética demuestra que están muy extendidos y que incluso viven en las profundidades marinas (imagen simbólica).
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Los depósitos subterráneos de petróleo en tierra y mar albergan microorganismos que utilizan el petróleo como fuente de energía y alimento, convirtiéndolo en metano. Hasta hace poco, se pensaba que esta conversión sólo era posible en un complicado trabajo en equipo entre distintos organismos: ciertas bacterias y, normalmente, dos arqueas. Ahora los investigadores han conseguido cultivar una arquea llamada Methanoliparia a partir de un tanque de sedimentación de una instalación de producción de petróleo que se encarga de esta compleja reacción por sí sola.
Este "microbio milagroso" descompone el petróleo en metano y dióxido de carbono. "Methanoliparia es una especie de criatura híbrida que combina las propiedades de un degradador de petróleo con las de un metanógeno, es decir, un productor de metano", explica el autor del estudio, Gunter Wegener, del Instituto Max Planck de Microbiología Marina y del Marum - Centro de Ciencias del Medio Ambiente Marino de la Universidad de Bremen.
Genes para la descomposición de hidrocarburos
Ahora que los investigadores han conseguido cultivar estos microorganismos en el laboratorio, han podido investigar en detalle los procesos subyacentes. Descubrieron que su composición genética confiere a la Methanoliparia unas capacidades únicas. "En sus genes lleva los planos de las enzimas que pueden activar y descomponer varios hidrocarburos. Además, también tiene el equipo completo de un productor de metano", dice Wegener.
En sus cultivos de laboratorio, los investigadores ofrecieron a los microbios diversos tipos de alimentos y utilizaron una variedad de métodos diferentes para observar de cerca cómo la Methanoliparia se enfrentaba a ellos. Lo que resultó especialmente sorprendente fue ver que esta arquea activaba todos los hidrocarburos diferentes con una misma enzima. "Hasta ahora, sólo habíamos cultivado arqueas que vivían con hidrocarburos de cadena corta, como el etano o el butano. La metanoliparia, en cambio, prefiere el petróleo pesado con sus compuestos de cadena larga", dice el coautor Rafael Laso-Pérez, que ahora trabaja en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de España. "Los microbios metanogénicos que utilizan directamente los hidrocarburos de cadena larga no sabíamos que existían hasta ahora. Incluso los hidrocarburos complicados con estructuras anulares o aromáticas no son demasiado voluminosos para la Methanoliparia, al menos si están unidos a al menos una cadena de carbono más larga. Esto significa que, además de nuestros otros emocionantes resultados, también hemos encontrado una vía de metanogénesis completamente desconocida hasta ahora. "
Las células de Methanoliparia cultivadas para el presente estudio proceden de uno de los mayores yacimientos petrolíferos de China, el de Shengli. Sin embargo, los análisis genéticos demuestran que estos microbios están distribuidos por todo el mundo, incluso hasta las profundidades marinas. "Nuestros resultados suponen una comprensión totalmente nueva de la explotación del petróleo en los yacimientos del subsuelo. Tanto la amplia distribución de estos organismos como las potenciales aplicaciones industriales hacen que este sea un campo de investigación apasionante en los próximos años", concluye Wegener.
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Publicación original
Zhuo Zhou, Cui-jing Zhang, Peng-fei Liu, Lin Fu, Rafael Laso-Pérez, Lu Yang, Li-ping Bai, Jiang Li, Min Yang, Jun-zhang Lin, Wei-dong Wang, Gunter Wegener, Meng Li, Lei Cheng; "Non-syntrophic methanogenic hydrocarbon degradation by an archaeal species"; Nature; 2021
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