Oxidación anaeróbica del metano

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La oxidación anaeróbica del metano (AOM) es un proceso microbiano que consume metano y que ocurre en sedimentos anóxicos marinos y de agua dulce. Se sabe que la AOM se presenta en mesófilos, pero también en psicrófilos, termófilos, halófilos, acidófilos y alcófilos. Durante la AOM, el metano se oxida con diferentes aceptores terminales de electrones, como sulfato, nitrato, nitrito y metales, ya sea solo o en sintrofia con un organismo asociado.

Acoplado a la reducción de sulfato

Tres mecanismos de oxidación anaeróbica del metano (AOM). El primer método (top) está mediado por un consorcio de anaerobic methanotrophic (ANME) arqueaea de las clades 1.2a,2b & 2c y bacterias de reducción de sulfato (SRB). La oxidación del metano ocurre en el ANME donde los electrones se pasan directamente al SRB, que realiza la reducción del sulfato. El segundo método (middle) vincula la oxidación del metano con la reducción del nitrato, mediada por consorcios de arqueas ANME y bacterias Anammox. El tercer mecanismo (abajo) también vincula la oxidación del metano con la reducción del nitrato, pero está mediado por las bacterias ANME archaea y NC10. A diferencia de los dos primeros mecanismos, las bacterias ANME archaea y NC10 compiten por el metano.
La reacción general es:
CH4 + SO42 - 2 → HCO3− + HS− + H2O
La AOM impulsada por sulfatos está mediada por un consorcio sintrófico de arqueas metanotróficas y bacterias reductoras de sulfato. A menudo forman pequeños agregados o, en ocasiones, esteras voluminosas. El socio arqueal se abrevia ANME, que significa "metanotrofo anaeróbico". Los ANME están estrechamente relacionados con las arqueas metanogénicas y estudios recientes sugieren que la AOM es una reversión enzimática de la metanogénesis. Aún se desconoce cómo interactúan los socios sintróficos y qué intermediarios se intercambian entre la célula arqueal y la bacteriana. La investigación sobre la AOM se ve obstaculizada por el hecho de que no se han aislado los organismos responsables. Esto se debe a que estos organismos muestran tasas de crecimiento muy lentas, con un tiempo mínimo de duplicación de unos pocos meses. Innumerables esfuerzos de aislamiento no han logrado aislar a ninguno de los metanótrofos anaeróbicos. Una posible explicación podría ser que las arqueas ANME y las SRB tienen una interacción sintrófica obligada y, por lo tanto, no pueden aislarse individualmente.En zonas marinas bentónicas con fuertes liberaciones de metano provenientes de reservorios fósiles (p. ej., en filtraciones frías, volcanes de lodo o depósitos de hidratos de gas), el AOM puede ser tan alto que organismos quimiosintéticos como las bacterias filamentosas del azufre (véase Beggiatoa) o animales (almejas, gusanos tubícolas) con bacterias simbiontes oxidantes de sulfuro pueden prosperar gracias a las grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno que se producen durante el AOM. El bicarbonato (HCO3−) producido por el AOM puede (i) quedar secuestrado en los sedimentos mediante la precipitación de carbonato de calcio o los llamados carbonatos autógenos derivados del metano y (ii) liberarse a la columna de agua suprayacente. Se sabe que los carbonatos autógenos derivados del metano son los carbonatos con mayor agotamiento de 13C en la Tierra, con valores de δ13C tan bajos como -125 por milésima de pulgada cuadrada (PDB).

Acoplado a la reducción de nitratos y nitritos

Las reacciones generales son:
CH4 + 4 NO3− → CO2 + 4 NO2− + 2 H2O
3 CH4 + 8 NO2− + 8 H+ → 3 CO2 + 4 N2 + 10 H2O
Se ha demostrado que ANME-2d es responsable de la OMA inducida por nitrato. El ANME-2d, llamado Methanoperedens nitroreducens, es capaz de realizar la OMA inducida por nitrato sin un organismo asociado mediante metanogénesis inversa, con nitrato como aceptor terminal de electrones, utilizando genes para la reducción de nitrato transferidos lateralmente desde una bacteria donante. Esta fue también la primera vía completa de metanogénesis inversa, que incluyó los genes mcr y mer.En 2010, los análisis ómicos, especialmente los metagenómicos, demostraron que la reducción de nitrito puede acoplarse a la oxidación de metano por una sola especie bacteriana, Candidatus Methylomirabilis oxyfera (filo NC10), sin necesidad de una arquea asociada.

Environmental relevance

La oxidación anaeróbica de metano (AOM) se considera un proceso importante que reduce la emisión de metano, un gas de efecto invernadero, desde el océano a la atmósfera. Se estima que casi el 80 % del metano que se genera en los sedimentos marinos se oxida anaeróbicamente mediante este proceso.

Véase también

  • Borg (microbiología)

Referencias

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Bibliografía

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