Arquea metanóxena
Asarqueas metanóxenasoumetanóxenos[1]son microorganismosprocarióticosque producenmetanocomo resultado do seu metabolismo en condicións anaeróbicas. Todos se clasifican dentro dasarqueas,un grupo de procariotas diferente dasbacterias.Son comúns en zonaspantanosas,onde son responsables da produción do gas dos pantanos, e no tracto dixestivo de animais como osruminantesehumanos,onde son responsables do contido de metano das flatulencias humanas earrotosdos ruminantes.[2]Nos sedimentos mariños ametanoxéneseestá xeralmente confinada a aqueles lugares onde non haisulfatos,nas capas sedimentarias menos superficiais.[3]Ademais, as arqueas metanoxénicas exercen unha función indispensable nos tratamentos anaeróbicos dasaugas residuais.[4]Outras arqueas sonextremófilos,que se encontran enchemineas hidrotermaissubmarinas efontes termaisou na rocha da codia terrestre, a varios km de profundidade. Os organismos metanóxenos non deben confundirse cosmetanótrofos,que non producen, senón consomen o metano como fonte de enerxía.
Descrición física
[editar|editar a fonte]Os metanóxenos son xeralmente formas cocoides (esféricas) ou bacilos (forma de bastonciños). Existen unhas 50 especies descritas de metanóxenos, que non constitúen un grupomonofilético(non teñen o mesmo devanceiro), aínda que todas pertencen ásArchaea.
Os metanóxenos sonorganismos anaeróbicose non poden funcionar en condicións aeróbicas. Son moi sensibles á presenza de osíxeno mesmo en niveis de trazas. Xeralmente, non poden soportar o estrés do osíxeno por un tempo prolongado.
Porén,Methanosarcina barkerié excepcional porque posúe un encimasuperóxido dismutase(SOD), e pode sobrevivir máis ca outros metanóxenos en ambientes osixenados.[5][6]
Algúns metanóxenos, chamadoshidroxenotróficos,usan odióxido de carbono(CO2) como fonte de carbono, e ohidróxenocomoaxente redutor.
A redución doCO2enmetanoen presenza dehidróxenofaise segundo a seguinte reacción:
- CO2+ 4 H2→CH4+ 2 H2O
Parte do CO2reacciona co hidróxeno para producir metano, o cal crea ungradiente electroquímicoa través da membrana da célula, que é utilizado para xerarATPporquimioósmose.Polo contrario, asplantasealgasusan auga como axente redutor.
Os metanóxenos carecen depeptidoglicanonas súas paredes, un polímero que se encontra naparede celulardasBacteriapero non nestasArchaea.Algúns metanóxenos teñen unha parede celular composta depseudopeptidoglicano.Outros teñen polo menos unha disposiciónparacristalinana parede (capa S) feita deproteínasque se unen unhas a outras como unpuzzle.
Os metanóxenos en ambientes extremos
[editar|editar a fonte]Os metanóxenos desempeñan un papel ecolóxico vital nos ambientes anaeróbicos ao eliminaren o exceso de hidróxeno e produtos de fermentación que foron producidos por outras formas de vida. Os metanóxenos prosperan tipicamente en ambientes nos cales non hai outrosaceptores de electrónsdistintos do CO2(como oosíxeno,nitrato,ferrotrivalente, esulfato). Nas rochasbasálticasprofundas de áreas próximas ásdorsais oceánicas,poden obter o seu hidróxeno das reaccións deserpentinizacióndaolivina,como se observou nocampo hidrotermal da "Cidade perdida"(no Atlántico).
A rotura termal de moléculas de auga e aradióliseda auga son outras posibles fontes de hidróxeno.
As arqueas metanóxenas son axentes fundamentais na remineralización do carbono orgánico nos sedimentos dasmarxes continentaise outros sedimentos acuáticos con moita materia orgánica. Nas condicións axeitadas de presión e temperatura, o metano bioxénico pode acumularse de depósitos masivos dehidrato de metano,[7]o que supón unha significativa fracción de carbono orgánico nos sedimentos das marxes continentais e representa unha reserva importante dun potentegas de efecto invernadoiro.[8]
Atopáronse metanóxenos en varios ambientes extremos do planeta: enterrados a varios km de profundidade nos xeos deGroenlandia[9],ou vivindo no chan quente e seco do deserto. Poden reproducirse a temperaturas de 15 a 100 graos Celsius. Sábese que son as arqueas máis comúns nos hábitats subterráneos profundos.
Outro estudo[10]descubriu metanóxenos nos ambientes máis inhóspitos da Terra. Os investigadores estudaron ducias de mostras de solo e vapor de cinco desertos distintos deUtah,IdahoeCalifornianosEstados Unidos de América,e doCanadáeChile.Deles, cinco mostras obtidas do solo e tres mostras de vapor tomadas en Utah presentaron signos de conter metanóxenos viables.[11]
Algúns científicos propuxeron que a presenza de metano na atmosferamarcianapode ser un indicativo da presenza de metanóxenos nativos dese planeta.[12]
Moi relacionados cos metanóxenos están os oxidadores anaeróbicos do metano, os cales utilizan o metano como un substrato xunto coa redución do sulfato e nitrato.[13]A maioría dos metanóxenos son produtoresautótrofos,pero os que oxidan CH3COO-(acetato) clasifícanse comoquimiótrofos.
Outros hábitats onde se encontran metanóxenos
[editar|editar a fonte]Ademais dos hábitats extremos xa mencionados, podemos resumir os outros hábitats onde se encontran metanóxenos da seguinte maneira:
- Sedimentos acuosos continentais.Nos sedimentos dos fondos de lagos, ríos e charcas, onde os organismosanaeróbicosaproveitan os refugos metabólicos xerados polos organismos aerobicos. Primeiro, bacterias fermentativas fermentan os produtos orgánicos solubles a H2e CO2,que despois as arqueas metanóxenas utilizan para producir metano.
- Hábitats mariños.Son especies halotolerantes e halofóbicas que viven nos sedimentos. Outro tipo encóntrase sobre todo en fontes ricas ensulfato,como as chemineas mariñas. Os metanóxenos xeran metano a partir de metilaminas etioles.As diferentes reaccións non as realiza necesariamente unha soa especie senón que colaboran varios microorganismos.
- Animais ruminantes.Acelulosaque se encontra no rume dosruminantes(vaca, ñu, ovella etc.) é fermentada por bacterias a cadeas máis curtas e H2e CO2,que despois as arqueas metanóxenas do rume utilizan, producindo a partir deles metano. Os gases, dióxido de carbono e metano, son expulsados polo animal por medio dearrotose nos excrementos.
- Térmites.Algúnstérmitesteñen poboacións de distintos procariotas no seuaparato dixestivo,que lles permiten dixerir a madeira. Neste caso, os metanóxenos non están directamente nos estómagos do insecto, senón enendosimbiosedentro dalguna bacteria ouprotozoarioque viven dentro da térmite.
- Outros animais.Moitos herbívoros non ruminantes, como os cabalos, e tamén os seres humanos temos algúns metanóxenos no tracto gastrointestinal. No caso humano o metano é expulsado por medio de flatulencias.
Metabolismo fermentativo
[editar|editar a fonte]Aínda que a maioría dometanomariño bioxénico é o resultado da redución dodióxido de carbono(CO2), unha pequena cantidade deriva dafermentacióndoacetato(CH3COO-).[14]
Nas vías fermentativas, oácido acéticosofre unha reacción dedismutaciónpara producir metano e CO2:[15][16]
- CH3COO–+ H+→ CH4+ CO2ΔG° = -36 kJ/reacción
Esta reacción está encimaticamente catalizada. Transfírese un electrón do grupocarbonilo(doante de electróns) docarboxiloao grupometilo(aceptor de electróns) do ácido acético para producir CO2e gas metano.
As Archaea que catabolizan acetato para producir enerxía denomínanseacetotróficasouaceticlásticas.As arqueas metilotróficas son as que utilizan tamén compostos metilados como asmetilaminas,metanol,emetanetiol(conteñen encimasmetiltransferasescoaminoácidoespecialpirrolisina).
Especies metanóxenas
[editar|editar a fonte]- Methanobacterium bryantii
- Methanobacterium formicum
- Methanobrevibacter arboriphilicus
- Methanobrevibacter gottschalkii
- Methanobrevibacter ruminantium
- Methanobrevibacter smithii
- Methanocalculus chunghsingensis
- Methanococcoides burtonii
- Methanococcus aeolicus
- Methanococcus deltae
- Methanococcus jannaschii
- Methanococcus maripaludis
- Methanococcus vannielii
- Methanocorpusculum labreanum
- Methanoculleus bourgensis(Methanogenium olentangyi&Methanogenium bourgense)
- Methanoculleus marisnigri
- Methanofollis liminatans
- Methanogenium cariaci
- Methanogenium frigidum
- Methanogenium organophilum
- Methanogenium wolfei
- Methanomicrobium mobile
- Methanopyrus kandleri
- Methanoregula boonei
- Methanosaeta concilii
- Methanosaeta thermophila
- Methanosarcina acetivorans
- Methanosarcina barkeri
- Methanosarcina mazei
- Methanosphaera stadtmanae
- Methanospirillium hungatei
- Methanothermobacter defluvii(Methanobacterium defluvii)
- Methanothermobacter thermautotrophicus(Methanobacterium thermoautotrophicum)
- Methanothermobacter thermoflexus(Methanobacterium thermoflexum)
- Methanothermobacter wolfei(Methanobacterium wolfei)
- Methanothrix sochngenii
Notas
[editar|editar a fonte]- ↑Coordinadores: Jaime Gómez Márquez, Ana Mª Viñas Díaz e Manuel González González. Redactores: David Villar Docampo e Luís Vale Ferreira. Revisores lingüísticos: Víctor Fresco e Mª Liliana Martínez Calvo. (2010).Dicionario de bioloxía galego-castelán-inglés.(PDF).Xunta de Galicia. p. 115.ISBN978-84-453-4973-1.
- ↑ Joseph W. Lengeler (1999). Thieme, ed.Biology of the Prokaryotes.Stuttgart. p. 796.ISBN0632053577.
- ↑J.K. Kristjansson; et al. (1982)."Different Ks values for hydrogen of methanogenic bacteria and sulfate-reducing bacteria: an explanation for the apparent inhibition of methanogenesis by sulfate".Arch. Microbiol.131:278–282.doi:10.1007/BF00405893.
- ↑Meisam Tabatabaei, Raha Abdul Rahim, André-Denis G. Wright, Yoshihito Shirai, Norhani Abdullah, Alawi Sulaiman, Kenji Sakai and Mohd Ali Hassan. 2010. Importance of the methanogenic archaea populations in anaerobic wastewater treatments (Process Biochemistry- 45(8), pp: 1214-1225)
- ↑V. Peters, R. Conrad, 1995, Methanogenic and other strictly anaerobic bacteria in desert soil and other oxic sois, Applied and Environmental Microbiology, 61: 1673-1676
- ↑"Copia arquivada".Arquivado dendeo orixinalo 27 de marzo de 2009.Consultado o 03 de abril de 2012.
- ↑Kvenvolden, K. (1995). "A review of the geochemistry of methane in natural gas hydrate".Organic Geochemistry23(11-12): 997–1008.doi:10.1016/0146-6380(96)00002-2.
- ↑Milkov, Alexei V (2004). "Global estimates of hydrate-bound gas in marine sediments: how much is really out there?".Earth-Science Reviews66(3-4): 183–197.Bibcode:2004ESRv...66..183M.doi:10.1016/j.earscirev.2003.11.002.
- ↑Proceedings of the National Academy of Sciences (DOI: 10.1073/pnas.0507601102)
- ↑Icarus (vol. 178, p. 277)cs:Methanogen
- ↑Extreme bugs back idea of life on Mars
- ↑Crater Critters: Where Mars Microbes Might Lurk
- ↑Thauer, R. K. and Shima, S. (2006). "Biogeochemistry: Methane and microbes".Nature440(7086): 878–879.PMID16612369.doi:10.1038/440878a.
- ↑ M.J. Whiticar; et al. (1986)."Biogenic methane formation in marine and freshwater environments: CO2reduction vs. acetate fermentation — isotope evidence ".Geochim. Cosmochim. Acta50:393–709.doi:10.1016/0016-7037(86)90346-7.
- ↑Ferry, J.G. (1992)."Methane from acetate".Journal of Bacteriology174(17): 5489–5495. Arquivado dendeo orixinalo 08 de xuño de 2019.Consultado o2011-11-05.
- ↑Vogels, G.D.; Keltjens J.T., Van Der Drift C. (1988). "Biochemistry of methane production". En Zehnder A.J.B.; Wiley.Biology of anaerobic microorganisms.New York. pp.707–770.
