Unos elementos genéticos recién descubiertos podrían ayudarnos a frenar el cambio climático

Existen muchas formas de ordenar los organismos vivos. Una de ellas es utilizar los dominios procariota y eucariota. Dentro de las eucariotas encontramos a las plantas, hongos y animales, que comparten como característica la presencia de un núcleo donde se encuentra la información genética. Por el otro lado, en el dominio procariota encontramos a las bacterias y arqueas, que pueden parecer muy similares al observarlas, pero que tienen características metabólicas que las diferencian. Estos microorganismos habitan en prácticamente cualquier entorno, desde fuentes hidrotermales, hasta el ártico, incluso es posible que puedan encontrarse algunas en la portada de Nature, una de les revistas científicas más prestigiosas, que les ha dedicado su página principal a las arqueas denominadas Metanoperedens.

Los Metanoperedens obtienen energía al descomponer el metano (CH₄) en los suelos, las aguas subterráneas y la atmósfera, lo que les convierte en piezas clave del ciclo de este potente gas de efecto invernadero. Se trata de una función vital, ya que el metano atrapa 30 veces más calor que el dióxido de carbono y se calcula que es responsable de aproximadamente un 30% del calentamiento global provocado por el hombre. Aunque el gas se emite de forma natural a través de procesos geológicos y por microorganismos generadores de metano, los procesos industriales están liberando a la atmósfera cantidades preocupantes de este gas. Por ello, entender los microorganismos que lo degradan puede ayudar en un futuro a encontrar formas sostenibles de acabar con este problema.

La genética y el medio ambiente

Un equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) liderado por la Dra Banfield, investigadora y profesora de Ciencias de la Tierra y Planetarias y de Ciencias, Políticas y Gestión Medioambiental en la UC Berkeley, lleva años estudiando cómo las actividades microbianas son decisivas en los procesos medioambientales a gran escala y cómo, a su vez, las fluctuaciones medioambientales alteran los microbiomas del planeta. Como parte de este trabajo, se dedican a tomar muestras de microbios en diferentes hábitats para descubrir la genética de estos organismos y cómo esos genes podrían afectar a los ciclos globales como el del carbono, el del nitrógeno y el del azufre. Para ello, el equipo examina los genomas dentro de las células, así como unas regiones del ADN conocidas como elementos extracromosómicos, que pueden transferir genes entre bacterias, arqueas y virus. Estos elementos, generalmente, son secuencias de ADN en forma de anillo que actúan como mensajes, y permiten que los microbios adquieran rápidamente genes beneficiosos de las bacterias de su alrededor, incluso aunque se trate de especies menos emparentadas.

Las arqueas que asimilan Borgs

Al estudiar los Metanoperedens muestreados en el suelo de un humedal estacional de California, los científicos encontraron pruebas de un tipo totalmente nuevo de elemento extracromosómico. A diferencia de las hebras circulares de ADN estos nuevos elementos son lineales y muy largos, pudiendo llegar a alcanzar hasta un tercio de la longitud de todo el genoma de Metanoperedens. Tras analizar otras muestras de suelos subterráneos, acuíferos y lechos de ríos de California y Colorado que contienen arqueas consumidoras de metano, el equipo descubrió un total de 19 elementos extracromosómicos distintos que denominaron Borgs, en un guiño a la serie Star Trek.

Utilizando herramientas avanzadas de análisis del genoma, los científicos determinaron que muchas de las secuencias de los Borgs son similares a los genes que metabolizan el metano dentro del genoma real de Metanoperedens. Algunos de los Borgs incluso codifican toda la maquinaria celular necesaria para consumir metano por sí mismos, siempre que estén dentro de una célula que pueda expresar los genes. En palabras de Kenneth Williams, coautor del estudio: “Imagínese una sola célula que tiene la capacidad de consumir metano. Ahora añada elementos genéticos dentro de esa célula que pueden consumir metano en paralelo, así como elementos genéticos que le den a la célula una mayor capacidad. Básicamente es como si se potenciara con esteroides el consumo de metano, por así decirlo”.

Mejorar la calidad de vida

Ahora les queda un gran trabajo por delante, ya que cada uno de estos 19 Borgs distintos contiene genes que pueden conferirles a las células características únicas, y se han hallado evidencias de que las células pueden contener varios Borgs a la vez dentro de ellas, lo que es interesante desde el punto de vista evolutivo porque podría generar nuevas especies de microorganismos relativamente rápido. Aunque, según los autores, este estudio abre la puerta a un campo de estudio muy interesante, que ciertos microorganismos cultivados cuidadosamente y repletos de Borgs podrían utilizarse para reducir el metano y frenar el calentamiento global. En este giro irónico, utilizando los Borgs conseguiríamos lo que los Borgs de Star Trek querían: “mejorar la calidad de la vida en el universo” al menos, del nuestro.

QUE NO TE LA CUELEN

• Existe mucha controversia con la taxonomía de los microorganismos, de hecho, ciertos autores proponen que los eucariotas son descendientes de algunas arqueas, ya que existen genes relacionados con proteínas de membrana y que cumplen otras funciones que son muy similares en ambos dominios

REFERENCIAS (MLA)

• Al-Shayeb, B., Schoelmerich, M.C., West-Roberts, J. et al. Borgs are giant genetic elements with potential to expand metabolic capacity. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05256-1