Uma nova compreensão de como um importante microorganismo produtor de metano cria metano e dióxido de carbono poderia eventualmente permitir que os pesquisadores manipulassem quanto desses importantes gases do efeito estufa escapam para a atmosfera. Um novo estudo realizado por pesquisadores da Penn State propõe uma via bioquímica atualizada que explica como o microrganismo usa o ferro para capturar energia de forma mais eficiente ao produzir metano. O estudo aparece online no jornal Avanços da Ciência .

“O microrganismo Methanosarcina acetivorans é um metanogênio que desempenha um papel importante no ciclo do carbono, pelo qual o material vegetal morto é reciclado em dióxido de carbono que, em seguida, gera novo material vegetal por fotossíntese, "disse James Ferry, Stanley Person Professor de Bioquímica e Biologia Molecular na Penn State, que liderou a equipe de pesquisa. "Os metanógenos produzem cerca de 1 bilhão de toneladas métricas de metano anualmente, que desempenha um papel crítico nas mudanças climáticas. Compreender o processo pelo qual esse microrganismo produz metano é importante para prever as mudanças climáticas futuras e para potencialmente manipular a quantidade desse gás de efeito estufa que o organismo libera. "

Methanosarcina acetivorans, que é encontrado em ambientes como o fundo do oceano e arrozais, onde ajuda a decompor o material vegetal morto, converte o ácido acético em metano e dióxido de carbono. Antes deste estudo, Contudo, os pesquisadores não tinham certeza de como o microorganismo tinha energia suficiente para sobreviver nos ambientes sem oxigênio - anaeróbicos - onde vive. Os pesquisadores determinaram que uma forma oxidada de ferro chamada "ferro três, "essencialmente ferrugem, permite que o microorganismo trabalhe de forma mais eficiente, usando mais ácido acético, criando mais metano, e criando mais ATP - uma substância química que fornece energia para reações biológicas essenciais para o crescimento.

"A maioria dos organismos, como os humanos, usa um processo chamado respiração para criar ATP, mas isso requer oxigênio, "disse Ferry." Quando nenhum oxigênio está presente, muitos organismos, em vez disso, usam um processo menos eficiente chamado fermentação para criar ATP, como os processos usados ​​pela levedura na produção de vinho e cerveja. Mas a presença de ferro permite que M. acetivorans use a respiração, mesmo na ausência de oxigênio. "

As descobertas permitiram aos pesquisadores atualizar a via biológica pela qual M. acetivorans converte o ácido acético em metano, que agora inclui respiração. Caminhos como este envolvem muitas etapas intermediárias, durante o qual a energia é freqüentemente perdida na forma de calor. Os pesquisadores também determinaram que, na presença de ferro, a perda de energia neste microrganismo é reduzida devido a um processo recentemente descoberto denominado bifurcação de elétrons.

"A bifurcação de elétrons dá um daqueles passos que tem o potencial de uma tremenda perda de calor e coleta essa energia na forma de ATP em vez de calor, "disse Ferry." Isso torna o processo mais eficiente. "

Esta via atualizada pode permitir aos pesquisadores prever a quantidade de metano que o microorganismo irá liberar na atmosfera.

"Os arrozais - uma importante fonte de metano na atmosfera - contêm plantas de arroz em decomposição submersas em água que são processadas por M. acetivorans. Se medirmos a quantidade de ferro três presente nos arrozais, podemos prever quanto metano será liberado pelos microrganismos, que podem melhorar nossos modelos de mudança climática. "

Na ausência de ferro, o microrganismo produz quantidades aproximadamente iguais de metano e dióxido de carbono a partir do ácido acético. Mas com o aumento da quantidade de ferro, produz mais dióxido de carbono em relação ao metano, portanto, fornecer ao organismo ferro adicional pode alterar as quantidades relativas desses gases do efeito estufa que são produzidos.

"O metano é 30 vezes mais potente como gás de efeito estufa do que o dióxido de carbono, o que o torna mais problemático em termos de aquecimento do nosso planeta, "disse Ferry." Agora que entendemos melhor esta via bioquímica, vemos que podemos usar o ferro para alterar as proporções dos gases produzidos. No futuro, poderíamos até ir mais longe e inibir a produção de metano por esse microrganismo.

“Além das aplicações práticas, este é um acréscimo importante para a compreensão da biologia do mundo anaeróbico em grande parte invisível, mas extremamente importante. "