Calentamiento Global Cambio Climático Resto del Mundo Temas Generales

Los científicos descubren la contribución clave de los microbios profundos al ciclo del carbono de la Tierra


Los hidrocarburos desempeñan papeles clave en la atmósfera y la biogeoquímica, la economía energética y el cambio climático. 


por el Instituto de Tecnología de Tokio


La mayoría de los hidrocarburos se forman en ambientes anaeróbicos a través de la descomposición microbiana o de alta temperatura de la materia orgánica. Los microorganismos también pueden «comer» hidrocarburos bajo tierra, evitando que lleguen a la atmósfera. Utilizando una nueva técnica desarrollada en el Earth-Life Science Institute (ELSI), un equipo internacional dirigido por los profesores del Instituto de Tecnología de Tokio Alexis Gilbert, Naohiro Yoshida y Yuichiro Ueno muestran que la degradación biológica de hidrocarburos da una firma biológica única. Estos hallazgos podrían ayudar a detectar la biología del subsuelo y comprender el ciclo del carbono y su impacto en el clima.

La humanidad explota los vastos depósitos de hidrocarburos de la Tierra como una de sus principales fuentes de energía. Las formas en que se fija y procesa el carbono durante la formación de estos depósitos tienen consecuencias importantes para la exploración de recursos. Además, la liberación de hidrocarburos de los depósitos subterráneos de la Tierra puede tener implicaciones importantes en el clima de la Tierra, ya que los hidrocarburos ligeros como el metano son potentes gases de efecto invernadero. A los científicos les gustaría entender el papel potencialmente importante que podría desempeñar la enorme biosfera subterránea de la Tierra en el comportamiento de los yacimientos de hidrocarburos profundos. Hasta la fecha, ha sido difícil estimar la cantidad de hidrocarburos que han sido afectados por los microorganismos del subsuelo .

Gilbert y sus colegas superaron esta dificultad mediante el uso de un nuevo método desarrollado en ELSI que permite la medición de las relaciones de isótopos de carbono estables específicos de la posición. Los hidrocarburos son principalmente cadenas largas de átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, pero el carbono tiene dos isótopos naturalmente abundantes (tipos de átomos de carbono con diferentes números de neutrones y, por lo tanto, diferentes masas, que se pueden medir), carbono 12 ( 12 C) y carbono 13 ( 13 C). Debido a las formas en que los organismos forman las moléculas que finalmente se convierten en hidrocarburos ambientales, la relación de 12 C / 13C para cada posición específica del átomo de carbono en un hidrocarburo puede ser único. La investigación aquí se centró en el propano, una molécula de hidrocarburo de gas natural que contiene tres átomos de carbono.

Los científicos de Tokyo Tech descubren la contribución clave de los microbios profundos al ciclo del carbono de la Tierra
Muestras típicas analizadas en el estudio. Lado izquierdo: incubación de bacterias con propano. Lado derecho: muestra de gas natural. Crédito: N.Escanlar / ELSI

Los investigadores alimentaron con propano a microorganismos en el laboratorio para medir la firma específica de 12 C / 13 C producida por estos organismos, y midieron los cambios no biológicos que ocurrieron cuando el propano se descompone a altas temperaturas, un proceso conocido como «agrietamiento». Luego utilizaron estas mediciones de referencia para interpretar muestras de gas natural de los EE. UU., Canadá y Australia, permitiéndoles detectar la presencia de microorganismos que usan propano como «alimento» en los depósitos de gas natural, y cuantificar la cantidad de hidrocarburos consumidos por los microorganismos. «Cuando comencé a analizar muestras de los experimentos de simulación bacteriana, coincidían perfectamente con lo que observamos en el campo, lo que sugiere la presencia de bacterias que degradan el propano en el gas natural.reservorios «, señaló Gilbert. Por lo tanto, este estudio reveló la presencia de microorganismos que habrían sido difíciles de detectar utilizando métodos convencionales, y abre una nueva ventana para comprender el ciclo global de hidrocarburos.

«Estaba particularmente interesado en descifrar los procesos biológicos de los no biológicos relacionados con las moléculas orgánicas. Esta pregunta tiene implicaciones para el origen de la vida, para la detección de la vida en el Universo, pero también para nuestra comprensión de la biosfera y su evolución en la Tierra, «dice Gilbert. Este estudio también tiene implicaciones importantes con el cambio climático global , ya que el propano y otros hidrocarburos son gases de efecto invernadero y contaminantes. Aunque el equipo no intentó cuantificar la cantidad de hidrocarburos que los microorganismos están «comiendo» a escala mundial, creen que su enfoque permitirá dicha cuantificación en el futuro cercano, y sugieren que esto beneficiará a los modelos que buscan cuantificar el ciclo global de hidrocarburos .

Los científicos de Tokyo Tech descubren la contribución clave de los microbios profundos al ciclo del carbono de la Tierra
Análisis de especies de isótopos moleculares de propano de muestras de gas natural. Las flechas indican datos de experimentos de simulación: cultivo de bacterias que degradan el propano (rojo) y ‘agrietamiento’ (azul claro). Los símbolos rojos indican muestras que han sido degradadas por bacterias. Crédito: Alexis Gilbert, Tokyo Tech.

Finalmente, agrega Gilbert, en el futuro este tipo de enfoque puede ser útil para la detección de vida en cuerpos extraterrestres como otros planetas o lunas en nuestro sistema solar. Aunque su máquina actual es demasiado grande para ser enviada al espacio, sus técnicas podrían aplicarse a muestras traídas a la Tierra, o su instrumento podría miniaturizarse.


Leer más


Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Este sitio usa Akismet para reducir el spam. Aprende cómo se procesan los datos de tus comentarios.