Los microbios marinos juegan un papel importante en la reducción de la temperatura de la tierra.

Dos vistas de la chimenea de carbonato en Point Dume Methane Penetration en el sur de California están cubiertas con coloridas esteras microbianas e infiltradas con microbianos que comen metano. Créditos: Schmidt Ocean Institute (autorizado con la cita correspondiente)

El metano es un poderoso gas de efecto invernadero que juega un papel importante en el clima de la Tierra. Siempre que usamos gas natural, usamos metano, ya sea que encendamos la estufa de la cocina o la barbacoa.

Producido por solo tres fuentes en la tierra metano Naturaleza: volcanes, interacciones agua subterránea-roca y microorganismos De estas tres fuentes, la mayoría son producidas por microorganismos, depositando cientos de gigatoneladas de metano en el fondo del mar profundo. Cuando el metano en el fondo marino penetra, el metano penetra hacia arriba hacia el fondo marino. Mar abierto, y la comunidad microbiana consume la mayor parte de este metano antes de que llegue a la atmósfera. A lo largo de los años, los investigadores han descubierto cada vez más metano debajo del fondo del océano, pero rara vez salen del océano y entran a la atmósfera. ¿A dónde van los demás?

Un equipo de investigación dirigido por Jeffrey J. Marlowe, ex becario postdoctoral en biología evolutiva orgánica de la Universidad de Harvard, ha descubierto una comunidad microbiana que consume metano rápidamente y bloquea su liberación a la atmósfera de la Tierra. Actas de la Academia Estadounidense de Ciencias Recolectamos e investigamos microorganismos que comen metano de siete lixiviados del lecho marino geológicamente diversos y, lo más sorprendente, encontramos que las rocas carbonatadas de un lugar son anfitriones de oxidación de metano de un lugar en particular. descubierto. Comunidad microbiana Muestra la tasa de consumo de metano más alta jamás medida.

“Los microbios en estas rocas carbonatadas actúan como biofiltros de metano y los consumen todos antes de que se escurran al océano”, dijo Peter Gilgis, profesor principal de biología bioevolutiva en la Universidad de Harvard. Afirma el autor. Los investigadores han estado estudiando los microbios que viven en los sedimentos del lecho marino durante décadas y saben que estos microbios consumen metano. Sin embargo, en este estudio investigamos en detalle los microorganismos que habitan las rocas carbonatadas.

Las rocas carbonatadas submarinas son comunes, pero en ciertos lugares forman estructuras anómalas similares a chimeneas. Estas chimeneas alcanzan de 30 a 60 pulgadas de altura y pululan a lo largo del lecho marino, asemejándose a arboledas. A diferencia de muchos otros tipos de rocas, estas rocas carbonatadas son porosas y forman canales que sirven como hábitats para comunidades muy densas de microorganismos consumidores de metano. En algunos casos, estos microorganismos se encuentran en densidades mucho más altas en rocas que en sedimentos.

Durante una expedición de 2015 financiada por Ocean Exploration Trust, Girgis descubrió un arrecife de chimenea de carbonato en Point Dume, un sitio arqueológico de aguas profundas en el sur de California. Gilgis está de regreso en 2017 con fondos de la NASA para construir el Observatorio Submarino. Cuando se incorporó al laboratorio de Girguis, Marlow era ahora profesor asistente de biología en la Universidad de Boston y estudiaba microbios en carbonatos. Los dos decidieron realizar estudios de área y recolectar muestras del campo.

Midió la velocidad a la que los microorganismos de los carbonatos comen metano en comparación con los microorganismos en los sedimentos, dice Girguis. “Descubrimos que los microbios que habitan en carbonatos consumen metano 50 veces más rápido que los microbios en los sedimentos. Por ejemplo, algunos de los microbios depositados en los volcanes de lodo ricos en metano son metano. Comer puede ser de 5 a 10 veces más rápido, pero 50x es algo completamente nuevo, y estas velocidades son las mejores, si no las mejores, que hemos medido. “

“Estas tasas de oxidación o consumo de metano son realmente inusuales y traté de entender por qué”, dice Marlow.

El equipo descubrió que la chimenea de carbonato establece un hogar ideal para que los microorganismos ingieran grandes cantidades de metano muy rápidamente. “Estas chimeneas existen porque parte del metano en el líquido que fluye del suelo es convertido en bicarbonato por microorganismos, que se depositan en el agua de mar en forma de rocas carbonatadas”, dijo Marlowe. Voy a. “Todavía estamos tratando de averiguar de dónde provienen el líquido y el metano”.

Debido a su porosidad, el microambiente dentro de los carbonatos puede contener más metano que sedimentos. Los carbonatos tienen canales que irrigan constantemente los microorganismos con metano fresco y otros nutrientes, lo que les permite consumir metano más rápido. En los sedimentos, el suministro de metano suele ser limitado, ya que el metano se difunde a través de canales sinuosos más pequeños entre las partículas minerales.

Un hallazgo sorprendente es que, en algunos casos, estos microorganismos están rodeados de pirita conductora. Una de las razones del alto consumo de metano es que la pirita proporciona un conducto eléctrico para que los electrones entren y salgan, lo que permite que los microorganismos aumenten su tasa metabólica y consuman metano rápidamente.

Estas tasas muy altas son impulsadas por estos carbonatos, que proporcionan un marco para el crecimiento de microorganismos, dice Girguis. “Este sistema es similar a un mercado donde los carbonatos permiten que los microorganismos se reúnan en un lugar para crecer e intercambiarse. En este caso, el intercambio de electrones puede consumir más metano. “

Marlow estuvo de acuerdo: “Cuando los microorganismos trabajan juntos, intercambian componentes como carbono y nitrógeno, o intercambian energía. Y una forma de hacerlo es a través de electrones como monedas de energía. Las rocas pueden ayudar a que los intercambios electrónicos se produzcan de forma más rápida y amplia. “

En el laboratorio, el carbonato recolectado se colocó en un reactor de alta presión para reproducir el estado del lecho marino. Proporcionaron metano marcado con isótopos con la adición de carbono-14 o deuterio (hidrógeno 2) para rastrear la producción y el consumo de metano. Luego, el equipo comparó los datos de Point Dume con seis sitios adicionales desde el Golfo de México hasta la costa de Nueva Inglaterra. En todas partes, la infiltración de metano de roca carbonatada incluyó microorganismos que se alimentan de metano.

“A continuación, planeamos dilucidar cómo cada una de estas diferentes partes del carbonato, como la estructura, la conductividad eléctrica, el flujo de fluidos y las densas comunidades microbianas, lo hace posible. Por ahora, cada uno. No sé la contribución exacta de ”, dijo Gilgis.

“Primero, necesitamos entender cómo estos microbios mantienen sus tasas metabólicas, ya sea que se encuentren en chimeneas o sedimentos, y desarrollar nuestro poder predictivo. Para ser conscientes de esto, necesitamos saber esto en un mundo cambiante “, dijo Marlowe”. ¿Cuántos de estos factores interrelacionados se combinan para producir metano? A continuación, puede preguntar cómo se pueden aplicar estos microorganismos anaeróbicos que comen metano a otras situaciones, como los vertederos con fugas de metano. “


Los científicos han descubierto que las rocas carbonatadas son sumideros de metano no reconocidos.


Para más información:
Jeffrey J. Marlow y col. “Las comunidades microbianas alojadas en Carnate son oxidantes de metano abundantes y extensos en sitios de infiltración de metano marino geológicamente diversos”. PNAS (2021). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2006857118

Proporcionado por
Universidad Harvard

Cita: Los microorganismos marinos juegan un papel importante en el alivio de la temperatura de la tierra (14 de junio de 2021) https://phys.org/news/2021-06-microbes-ocean-important-role-moderating. Obtenido de html el 14 de junio de 2021

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