Formación de metano antes del surgimiento de la vida.

Un equipo del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre de Marburg ha descubierto que el hierro y las especies reactivas de oxígeno desencadenan la formación de metano en los ambientes acuáticos. En la historia temprana de la Tierra, este proceso no enzimático puede haber contribuido al surgimiento de la vida. Hoy en día, este mecanismo todavía puede contribuir a la producción de metano.

El metano (CH4) ha estado involucrado en el calentamiento atmosférico desde el comienzo de la historia de la Tierra. En aquel momento, la neblina de metano impedía que el planeta se congelara, lo que era una de las condiciones básicas para que surgiera la vida. El metano es un gas de efecto invernadero particularmente potente: causa 80 veces más calentamiento global que la misma cantidad de dióxido de carbono (CO₂). Para evaluar y predecir mejor el cambio climático inducido por el hombre, investigadores de todo el mundo están trabajando para identificar las fuentes de formación de metano.

En 2022, científicos del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre de Marburgo, junto con un equipo de la Universidad de Heidelberg (Alemania), descubrieron que todos los organismos vivos producen metano. La esencia del proceso es la llamada reacción de Fenton, que es la reacción del peróxido de hidrógeno (H2O2) con hierro reducido (Fe2+), lo que da como resultado compuestos y radicales altamente reactivos, capaces de separar el metano de los compuestos orgánicos de azufre y nitrógeno. .

«Dado que el proceso celular no está catalizado por enzimas, nos preguntamos si podría ocurrir fuera de las células», dice el Dr. Johannes Rebelin, jefe del grupo de investigación de Emmy Noether en el Instituto Max Planck. Resulta que el proceso también tiene lugar en un entorno inanimado. En ausencia de oxígeno, tanto la luz como el calor contribuyen a la formación de H2O2 en soluciones acuosas. Además del metano, también se forma etano, C2H6, mediante una combinación de radicales metilo.

Vale la pena señalar que el metano se forma a partir de compuestos orgánicos de azufre, como el dimetilsulfóxido, mediante la reacción de Fenton. Estos compuestos se encuentran en las fuentes hidrotermales de las profundidades marinas, conocidas como «fumadores negros».
Hasta ahora, se pensaba que un proceso geológico específico llamado «serpentinización» era responsable de la formación de metano en las profundidades marinas. «El hecho de que se pueda formar metano en el fondo del océano mediante la reacción de Fenton es un descubrimiento que nos sorprendió», afirma Johannes Rebelin. «A diferencia de una serpiente, el proceso que hemos identificado no está restringido espacialmente. Podría ocurrir esencialmente en todos los humedales de la Tierra, porque el calor y la luz lo impulsan en condiciones de temperatura y presión ambientales. Los investigadores también creen que este proceso podría contribuir y explicar la ‘paradoja del metano’ La “paradoja del metano oceánico” se refiere a la liberación de metano dependiente de la luz de masas de agua en presencia de oxígeno, en contraste con la producción microbiana anaeróbica/anóxica de metano.

Los investigadores demostraron que las biomoléculas aumentan la producción de metano. «En nuestros experimentos, la unión del hierro reducido a las biomoléculas aumentó la actividad de la reacción de Fenton. «Esto significa que después del surgimiento de la vida, la intensidad del proceso probablemente aumentará porque las biomoléculas pueden servir como sustratos y activadores de la unión al hierro. ”, explica Leonard Ernst, autor principal del estudio, realizado en colaboración con el Instituto de Geociencias de la Universidad de Heidelberg, el Mini-Earth Center de Marburg y el Instituto Alemán para la Investigación del Cáncer de Heidelberg.

Este trabajo sienta las bases para futuras investigaciones sobre la evolución de la atmósfera terrestre. También es necesario aclarar en qué medida este mecanismo ha contribuido y sigue contribuyendo a la liberación general de metano.

La formación de metano es impulsada por la luz y el calor antes y después del origen de la vida.Nature Communications, 1 de agosto de 2023 (acceso abierto)

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