Descubren los secretos de cómo la tercera forma de vida crea energía

Un nuevo estudio ha redefinido nuestra comprensión de las arqueas, un ancestro microbiano de los humanos de hace dos mil millones de años, al mostrar cómo utilizan el gas hidrógeno.

Los hallazgos, publicados en Cell, explican cómo estas diminutas formas de vida generan energía consumiendo y produciendo hidrógeno. Esta estrategia simple pero confiable les ha permitido prosperar en algunos de los entornos más hostiles de la Tierra durante miles de millones de años.

El artículo, dirigido por científicos del Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash, entre los que se encuentran el profesor Chris Greening, la profesora Jill Banfield y el Dr. Bob Leung, reescribe el libro de texto sobre biología básica.

El Dr. Bob Leung dijo que este descubrimiento sobre una de las formas de existencia más antiguas de la Tierra también puede respaldar la existencia humana, incluida la ideación de nuevas formas de utilizar el hidrógeno para una futura economía verde.

"Los humanos recién comenzaron a pensar en usar hidrógeno como fuente de energía, pero las arqueas lo han estado haciendo durante mil millones de años. Los biotecnólogos ahora tienen la oportunidad de inspirarse en estas arqueas para producir hidrógeno industrialmente".

Tres formas de vida

En la cima de la pirámide de la vida hay tres "dominios" de la vida: los eucariotas (en los que se incluyen los animales, las plantas y los hongos), las bacterias y las arqueas. Las arqueas son organismos unicelulares que pueden vivir en los entornos más extremos de la Tierra. La teoría científica más aceptada también sugiere que los eucariotas, como los humanos, evolucionaron a partir de un linaje muy antiguo de arqueas que se fusionaron con una célula bacteriana mediante el intercambio de gas hidrógeno.

"Nuestro hallazgo nos acerca un paso más a la comprensión de cómo este proceso crucial dio origen a todos los eucariotas, incluidos los humanos", dice Leung.

El equipo analizó los genomas de miles de arqueas en busca de enzimas productoras de hidrógeno y luego produjo las enzimas en el laboratorio para estudiar sus características. Descubrieron que algunas arqueas utilizan tipos inusuales de enzimas llamadas [FeFe]-hidrogenasas.

Las arqueas que producen estas enzimas que utilizan hidrógeno se encontraron en muchos de los entornos más desafiantes de la Tierra, incluidas fuentes termales, depósitos de petróleo y en las profundidades del fondo marino.

Se pensaba que estas hidrogenasas estaban restringidas a sólo dos "dominios" de la vida: eucariotas y bacterias. Aquí, el equipo ha demostrado que están presentes en las arqueas por primera vez y que son notablemente diversas en su forma y función.

Las arqueas no sólo tienen las enzimas que utilizan hidrógeno más pequeñas, sino que también tienen las enzimas que utilizan hidrógeno más complejas.

El artículo muestra que algunas arqueas tienen las enzimas productoras de hidrógeno más pequeñas de todas las formas de vida de la Tierra. Esto podría ofrecer soluciones optimizadas para la producción biológica de hidrógeno en entornos industriales.

El profesor Chris Greening dijo que estos descubrimientos sobre cómo las arqueas utilizan el hidrógeno tienen aplicaciones potenciales para la transición a una economía verde.

"La industria utiliza actualmente catalizadores químicos preciosos para utilizar el hidrógeno. Sin embargo, sabemos por la naturaleza que la función de los catalizadores biológicos puede ser muy eficiente y resistente. ¿Podemos utilizarlos para mejorar la forma en que utilizamos el hidrógeno?"

Con orígenes antiguos y aplicaciones potenciales en biotecnología, las arqueas siguen cautivando a los investigadores y ofrecen vías prometedoras para futuros descubrimientos y aplicaciones.