Arquea metanógena para niños

Las arqueas metanógenas son microorganismos muy pequeños, tan diminutos que solo se pueden ver con un microscopio. Son un tipo de Archaea, que son seres vivos diferentes de las bacterias.

Estas arqueas viven en lugares donde no hay oxígeno, como en el fondo de los lagos o dentro de algunos animales. Su característica más especial es que producen metano (CH₄), que es un gas natural. Al hacer esto, ayudan a descomponer la materia orgánica en la naturaleza y son clave en el ciclo del carbono.

Descubriendo los Metanógenos

Primeras Observaciones del Gas Misterioso

Hace mucho tiempo, en 1776, un científico llamado Alessandro Volta notó algo curioso en el lago Maggiore en Italia. Vio burbujas que salían del fondo. Decidió investigar y recogió este gas en una botella.

Cuando acercó una vela a la boca de la botella, ¡el gas se encendió con una llama azul! Esto le hizo pensar que era un gas más ligero que el aire y que necesitaba aire para quemarse. Sus experimentos fueron muy importantes para entender cómo se forma el metano de forma natural.

El Origen Biológico del Metano

Mucho después, en 1868, un estudiante de Louis Pasteur llamado Béchamp, descubrió que el metano era producido por seres vivos muy pequeños. Él estudió cómo se descomponía el azúcar y añadió una muestra de una laguna.

Observó que, sin oxígeno, unos microorganismos que llamó Microzyma cretae producían metano y otros compuestos. Esta fue la primera vez que se demostró que el metano podía ser creado por la actividad de microorganismos.

Más tarde, en 1882, Tappeiner confirmó que estos microorganismos productores de metano vivían en diferentes lugares, como los intestinos de los animales. Con el tiempo, se les identificó como los metanógenos que conocemos hoy.

Avances en el Estudio de la Metanogénesis

En 1933, los científicos lograron aislar organismos que podían usar hidrógeno y reducir compuestos simples para producir metano. Esto fue un gran paso.

En 1936, H.A. Barker hizo un avance importante al crear un método para cultivar metanógenos en el laboratorio. Esto permitió a otros científicos estudiarlos mejor.

Durante las décadas siguientes, se descubrieron más detalles sobre cómo los metanógenos producen metano y las enzimas especiales que usan. También se identificó que eran un tipo de Archaea, lo que ayudó a entender mejor su lugar en el árbol de la vida.

¿Qué son las Arqueas Metanógenas?

Clasificación y Diversidad

Las metanógenas son parte del dominio Archaea. Esto significa que son células simples sin un núcleo definido, como las bacterias. Sin embargo, son diferentes de las bacterias en su estructura y composición.

Dentro de las Archaea, las metanógenas se encuentran en el grupo llamado Methanobacteriota. Aunque todas producen metano, son muy diversas en su forma y en los lugares donde viven.

Se han identificado alrededor de sesenta especies diferentes de metanógenas. Se dividen en cuatro clases principales: Methanobacteria, Methanococci, Methanomicrobia y Methanopyri. Cada una de estas clases se subdivide en órdenes, familias y géneros.

Es interesante que, incluso dentro de una misma familia, puedes encontrar metanógenas con formas diferentes, como esferas, espirales o bastones. También viven en distintos ambientes y usan diferentes "alimentos" para producir metano.

Cómo Producen Metano: La Metanogénesis

La característica principal de las metanógenas es su capacidad para producir metano (CH₄). Este proceso se llama Metanogénesis. No lo hacen solo para crear gas, sino para obtener la energía que necesitan para vivir y crecer.

Generalmente, las metanógenas usan dióxido de carbono (CO₂) e hidrógeno (H₂) para producir metano y agua. Es como una forma de "respiración" sin oxígeno. La reacción principal es: CO₂ + 4H₂ → CH₄ + 2H₂O

Pero también pueden producir metano a partir de otras sustancias, como el acetato (un tipo de ácido) o el metanol. Por ejemplo: CH₃COOH → CH₄ + CO₂

Para que estas reacciones ocurran, las metanógenas necesitan unas moléculas especiales llamadas coenzimas. Estas coenzimas son únicas de las metanógenas y les ayudan a transportar los átomos de carbono y los electrones necesarios para transformar las sustancias en metano.

Dónde Viven y su Rol en la Naturaleza

Hábitats de las Metanógenas

Las metanógenas se encuentran en muchos lugares donde no hay oxígeno:

• Sedimentos acuosos: Viven en el fondo de lagos, ríos y pantanos. Allí, otras bacterias descomponen la materia orgánica, y las metanógenas usan los productos de esa descomposición para producir metano.
• Hábitats marinos: También se encuentran en el océano, especialmente en lugares ricos en sulfato, como cerca de las chimeneas volcánicas submarinas.
• Animales rumiantes: Son muy comunes en el estómago de animales como las vacas y las ovejas. Ayudan a estos animales a digerir la celulosa de las plantas, produciendo metano que los animales liberan al eructar.
• Termitas: Algunas termitas tienen metanógenas en su sistema digestivo. Estas arqueas les ayudan a digerir la madera.
• Otros animales: Se encuentran en el sistema digestivo de muchos herbívoros, incluyendo a los humanos. En algunas personas, las metanógenas en el intestino grueso ayudan a descomponer alimentos difíciles de digerir, produciendo metano que se libera como gas intestinal.

Metanógenas y el Ciclo del Carbono

Las metanógenas son muy importantes en el ciclo del carbono. Al convertir el dióxido de carbono (CO₂) en metano (CH₄), ayudan a que el carbono se mueva de los sedimentos a la atmósfera. Sin ellas, mucho carbono se quedaría atrapado en el fondo de los cuerpos de agua.

Gran parte del metano producido en el fondo de los lagos o el mar es consumido por otras arqueas, llamadas metanotrópicas. Estas arqueas oxidan el metano y lo convierten de nuevo en dióxido de carbono.

Sin embargo, en algunos lugares, como los pantanos o los campos de arroz, el metano puede escapar a la atmósfera antes de ser oxidado. También el metano de los animales rumiantes y las termitas se libera directamente al aire.

Impacto del Metano en el Planeta

El Metano como Gas de Efecto Invernadero

El metano es un gas de efecto invernadero importante. Aunque hay menos metano en la atmósfera que dióxido de carbono, cada molécula de metano es mucho más potente para atrapar el calor. Por eso, el metano contribuye significativamente al calentamiento global.

Los científicos pueden medir la cantidad de metano en la atmósfera a lo largo de los años estudiando burbujas de aire atrapadas en el hielo de los polos. Se ha visto que la concentración de metano ha aumentado mucho desde el siglo XIX.

Este aumento se debe principalmente a actividades humanas, aunque el metano sea producido por microorganismos. Por ejemplo, el aumento de la ganadería y los cultivos de arroz, que son fuentes importantes de alimento para las personas, también han aumentado la producción de metano por parte de las metanógenas. Los desechos orgánicos en los vertederos también contribuyen.

¿Qué se Puede Hacer?

Entender el papel de las metanógenas en la producción de metano es crucial. Se están investigando formas de reducir las emisiones de metano, por ejemplo, cambiando las prácticas en la ganadería o en el cultivo de arroz.

Es un tema importante para el futuro de nuestro planeta. Afortunadamente, la ciencia está trabajando para encontrar soluciones que ayuden a equilibrar el ciclo del carbono y reducir el impacto del metano en la atmósfera.

Metanógenas y la Biotecnología

Es interesante pensar que, mientras buscamos nuevas fuentes de energía, un gas como el metano se produce de forma natural y se libera. La idea de usar metanógenas para producir metano como combustible no es nueva.

Ya existen sistemas que usan el estiércol de animales o los desechos de las ciudades para capturar el metano que producen las metanógenas. Este metano puede usarse como combustible. Sin embargo, usar estas arqueas a gran escala es más complicado de lo que parece, y se necesita más investigación para aprovechar todo su potencial.

Véase también

En inglés: Methanogen Facts for Kids