Descubren una nueva bacteria que se alimenta de metal

Hay cosas que, intuitivamente, nos parecen indigeribles. ¿Quién podría alimentarse de rocas o de metal? Hemos soñado con seres fantásticos capaces de tales proezas, pero nos olvidamos de lo versátiles que son los microorganismos. El concepto recibe el nombre de organismos quimiotrofos, capaces de extraer energía de la materia inorgánica. Para ellos, hacer reaccionar químicamente una roca o partículas de metal es lo más normal y anodino del mundo, y cada vez los conocemos mejor. De hecho, unos cuantos medios se han hecho eco de “las primeras bacterias conocidas que se alimentan de metal” y esto es falso.

Hace años que conocemos bacterias capaces de alimentarse de metales, como las bacterias del hierro, que aceleran su oxidación tiñendo las aguas de naranja. Lo que realmente se ha descubierto es la primera especie de bacteria conocida capaz de alimentarse de un metal llamado manganeso. Tal vez te parezca poco relevante, pero podría ser la clave para abrir las puertas a un nuevo tipo de minería.

Un descubrimiento por descuido

Los científicos no son seres más distraídos que el resto de la humanidad, pero cuando olvidan algo suele tener consecuencias emocionantes. Hay quien olvida un bocadillo en la oficina antes de irse de vacaciones, pero el Dr. Jared Leadbetter olvidó un frasco con agua y manganeso en polvo perfectamente cerrado. Cuando Leadbetter volvió a Caltech se sorprendió de ver allí el bote, pero eso no era lo único extraño. El color del bote había cambiado por completo. Ahora el líquido ya no era blanquecino, sino absolutamente negro y pegajoso, adhiriéndose a las paredes del recipiente. Esta es la famosa serendipia que tantas historias científicas nos ha traído.

La serendipia es casualidad, pero no por sí misma. Tras ella tiene que existir un ojo experto que reconozca algo de valor en lo que ha ocurrido y sepa indagar hasta sacar conclusiones relevantes. Así pues, Leadbetter y Hang Yu comenzaron a investigar lo que había ocurrido. Si el frasco estaba cerrado herméticamente era poco probable que se debiera a una contaminación, tenía que ser algo que ya estaba allí cuando Leadbetter llenó el bote. La principal sospechosa era el agua del grifo, ya que Leadbetter no la había pasado por ningún proceso de purificación. De hecho, los microbiólogos llevaban tiempo especulando sobre la existencia de microorganismos capaces de oxidar el manganeso que se encuentra en el agua.

Así pues, los investigadores comenzaron a hacer cultivos tomando muestras del agua bajo sospecha y alimentándolas con manganeso. Pasado el tiempo y tras aislar algunas cepas diferentes, los investigadores encontraron dos tipos de bacterias que parecían crecer exponencialmente ante la presencia de manganeso y su oxidación. Ambas eran desconocidas hasta la fecha, así que tuvieron el honor de bautizarlas. La que encontraron en menor cantidad recibió el nombre de Ramlibacter lithotrophicus y la más presente fue llamada Manganitrophus noduliformans. No obstante, solo esta última parecía ser la que causante de la oxidación del manganeso. Estudiando más a fondo a Manganitrophus demostraron que la finalidad de oxidar el manganeso era, en parte, fijar dióxido de carbono en la propia estructura de la bacteria.

Siguiendo este hilo de pensamiento, Hang y Leadbetter decidieron proponer en su artículo dos posibles modelos de cómo ocurría exactamente este proceso. Aunque por ahora son, únicamente, hipótesis bioquímicamente plausibles y hará falta someterlas a algunos experimentos para demostrar realmente si una de las dos es correcta.

Pero hay más, porque al oxidarse, los metales se agregan en nódulos insolubles que pueden verse flotando con la ayuda de un microscopio. “Pelotillas” de apenas una fracción de milímetro, o al menos por ahora.

Bolas de metal en el fondo del océano

El propio Leadbetter ha visto ciertas analogías entre este proceso de oxidación del manganeso y unas extrañas formaciones que suelen encontrarse en las profundidades marinas. Sobre todo, en zonas abisales del Océano Pacífico.

Su nombre dice bastante sobre la naturaleza de estos objetos: nódulos polimetálicos. Dicho de otra forma, un conglomerado de diferentes metales formando capas en torno a un núcleo. En el centro suele haber un objeto orgánico y resistente, como un trozo de coral, un fragmento de hueso o un diente de tiburón. El mineral más presente en estos nódulos es, precisamente, el manganeso, representando en torno a un 27% de la masa total, el hierro es el siguiente, con un 6% y a él se suman silicio, aluminio y otros metales, así como trazas que apenas llegan al 1% del nódulo, pero de metales mucho más valiosos, como el níquel, el cobre o el cobalto.

Pero para que nos hagamos una idea de la cantidad de nódulos que hay en el mar, se estima si sumáramos todos los fondos oceánicos y lacustres encontraríamos unos 500 millardos de toneladas de nódulos polimetálicos. Esto es 500.000.000.000 toneladas, 500.000.000.000.000 kilos. Asumiendo que cada persona pesa de media 62 kilos y que ahora somos unos 7.600 millones de personas, podemos decir que la humanidad pesa 471.200.000.000 kilos, más de 100 veces menos que los misteriosos nódulos.

Es más, podríamos pensar que con lo grandes que son los océanos y lo densos que son estos nódulos, por muchos que haya sería como encontrar una aguja en un pajar, pero es que no se reparten por igual. Hay lugares donde es mucho más probable encontrarlos. Por ejemplo, la zona de fractura de Clipperton tiene algo más de siete millones de kilómetros cuadrados. Puede parecer mucho, pero recuerda que solo el océano pacífico ya tiene más de 165 kilómetros cuadrados, con lo que la zona de fractura de Clipperton es relativamente pequeña. Ahora bien, en ella se encuentran unas 21.000.000.000 toneladas. Esto es: una quinta parte de todos los nódulos polimetálicos de la Tierra se encuentran en una zona que ocupa el 2% de la superficie acuosa de nuestro planeta.

De esta forma las cosas cambian. Pero hay dos grandes problemas que se interponen en el uso de estos nódulos para minería. Por un lado, está la gran profundidad a la que muchos se encuentran, llegando a los 6 kilómetros de profundidad. Esto aumenta notablemente los costes de extracción, lo cual hace que hoy en día no sea una actividad rentable. Por otro lado, hay que tener en cuenta que una labora tan agresiva alteraría mucho el ecosistema, resuspendiendo sedimentos, puede que liberando gases y, desde luego, alternado la química del agua.

No obstante, el factor más limitante es que estos nódulos son unas de las estructuras más lentas en ser producidas por la geología. Hablamos de un crecimiento de apenas un centímetro en varios millones de años. Esto significa que la minería de nódulos polimetálicos es no es renovable y, en la práctica, es insostenible. A no ser, que aprendamos a sintetizarlos nosotros mismos. Puede que esto suene a ciencia ficción y todavía lo es, pero ahora que conocemos una bacteria capaz de oxidar el manganeso creando pequeños nódulos se abre toda una nueva línea de investigación.

Es muy pronto para afirmar nada, apenas existe una intuición y una aparente relación entre un proceso y otro. Hará falta mucha más investigación para dar una respuesta sólida. Pero no deja de ser maravilloso cómo de una serendipia podemos sacar ciencia básica que, de repente y sin que nadie lo espere, acaba teniendo puentes con problemas reales de nuestro mundo y ofreciendo, tal vez, las soluciones que estábamos buscando.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Todavía no puede afirmarse que el descubrimiento de Manganitrophus noduliformans vaya a permitir mejorar la minería de manganeso. Queda muchísimo por investigar y por invertir en ciencia básica.

REFERENCIAS (MLA):

• Hein, James R. et al. “Deep-Ocean Polymetallic Nodules As A Resource For Critical Materials”. Nature Reviews Earth & Environment, vol 1, no. 3, 2020, pp. 158-169. Springer Science And Business Media LLC, doi:10.1038/s43017-020-0027-0. Accessed 19 July 2020.
• Yu, Hang, and Jared R. Leadbetter. “Bacterial Chemolithoautotrophy Via Manganese Oxidation”. Nature, vol 583, no. 7816, 2020, pp. 453-458. Springer Science And Business Media LLC, doi:10.1038/s41586-020-2468-5. Accessed 19 July 2020.