Un mecanismo vital para la fotosíntesis surgió antes de la oxigenación de la Tierra — Noticias de la Ciencia y la Tecnología (Amazings® / NCYT®)

(Foto: Virginia Tech)
Un inesperado hallazgo revela que un proceso regulatorio que activa la fotosíntesis en plantas al amanecer probablemente surgió en antiguos microbios hace 2.500 millones de años, mucho antes de que el oxígeno llegara a estar disponible para la vida de la Tierra.Este sorprendente descubrimiento abre nuevas áreas a investigar en campos como la biología evolutiva y la microbiología.

La investigación llevada a cabo por el equipo de Biswarup Mukhopadhyay, profesor de bioquímica en el Instituto Politécnico de Virginia (Virginia Tech) en Blacksburg, Estados Unidos, y Bob B. Buchanan, profesor emérito del departamento de biología vegetal y microbiana de la Universidad de California en Berkeley, del mismo país, se ha centrado en arqueas productoras de metano (metanógenas) que viven en zonas naturales carentes de oxígeno. El metano es el principal componente del gas natural, así como un potente gas de efecto invernadero, por lo que esta línea de investigación puede revelar datos de interés para campos científicos muy diversos y del máximo interés practico en la actualidad.

Los microorganismos metanógenos desempeñan un papel fundamental en la naturaleza, sobre todo en el ciclo del carbono. Cuando las plantas mueren, parte de su biomasa queda atrapada en sitios que carecen de oxígeno, como por ejemplo el fondo de lagos.

Los metanógenos son de importancia crítica en la generación de metano a partir de residuos biológicos. Otros organismos convierten metano en dióxido de carbono, el cual puede ser utilizado por las plantas.

Este proceso natural para la producción de metano constituye una base común para el tratamiento de residuos municipales e industriales. Es una forma beneficiosa de procesar residuos, ya que reduce la contaminación y produce metano que puede ser atrapado y usado como combustible. El mismo proceso permite la producción de gas natural a partir de residuos agrícolas, un recurso renovable.

Los autores del estudio, al examinar ciertos aspectos de microbios productores de metano, como los que suelen morar cerca de fumarolas hidrotermales del fondo del mar, como la aquí ilustrada, han descubierto que una proteína esencial para la fotosíntesis muy probablemente se desarrolló en la Tierra mucho antes de que el oxígeno pasara a estar ampliamente disponible para la vida.Los microorganismos metanógenos también desempeñan un papel importante en la agricultura y la salud humana. Esos microbios viven en el sistema digestivo de animales bovinos y ovinos, donde facilitan la digestión de los alimentos que estas bestias comen. Hay proyectos en marcha destinados a intentar controlar del mejor modo posible para la industria cárnica a los metanógenos con el fin de que mejoren en los animales citados la utilización del alimento y se incremente la producción de carne y leche.

Los microorganismos metanógenos intervienen además en la nutrición humana. Los organismos de este tipo que viven en el intestino grueso, refuerzan allí la descomposición de la comida. Algunos científicos creen que la restricción de la actividad de los metanógenos intestinales podría ayudar a aliviar la obesidad.

Para su estudio, el equipo investigó un antiguo tipo de microorganismo metanógeno, el Methanocaldococcus jannaschii, que vive cerca de fumarolas hidrotermales del fondo del mar o lugares similares, donde las condiciones ambientales se parecen mucho a las que existían en la Tierra primitiva. Los investigadores encontraron que una proteína, la tiorredoxina, que ejerce un importante papel en la fotosíntesis contemporánea, es también capaz de reparar muchas de las proteínas del organismo dañadas por el oxígeno.Dado que los microorganismos metanógenos se desarrollaron antes de la aparición del oxígeno en la biosfera de la Tierra, esa doble utilidad de la tiorredoxina, así como otros indicios, sugieren la posibilidad de que una regulación del metabolismo mediante la tiorredoxina pudo entrar en escena para ayudar a la vida anaeróbica mucho antes de la oxigenación de la biosfera.

En la investigación también han trabajado Dwi Susanti y Usha Loganathan del Virginia Tech, Mónica Balsera del Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca en España, Rebecca De Santis y Ruth Schmitz-Streit de la Universidad de Kiel en Alemania, William H. Vensel del Centro de Investigación Regional del Oeste en Albany, California, y Joshua Wong de la Universidad de California en Berkeley.

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