Descoperă punți electrice microscopice în sedimentele Mării Baltice care facilitează producția de metan
Cercetătorii au identificat un mecanism prin care bacteriile și arheele utilizează particule conductive pentru a schimba electroni fără contact fizic, transformând acetatul în metan.
Particule conductive microscopice prezente în sedimentele costiere facilitează schimbul de electroni între microorganismele producătoare de metan, conform unui studiu condus de cercetători de la Universitatea din Southern Denmark, în colaborare cu Universitatea Aarhus. Procesul, documentat într-o cultură de laborator derivată din sedimentele Mării Baltice, creează un parteneriat microbial care convertește acetatul în metan, un gaz cu efect de seră potent.
Studiul, publicat în Nature Communications sub titlul „Genome-centric metagenomics reveals electroactive syntrophs in a conductive particle-dependent consortium from coastal sediments”, s-a bazat pe analiza unei comunități microbiene menținute timp de aproximativ un deceniu în laborator. Această comunitate depinde de carbon activ granular (GAC), un material conductiv; cercetările anterioare au demonstrat că producția de metan scade drastic atunci când aceste particule sunt eliminate.
Prin utilizarea metagenomicii cu rezoluție genomică, echipa a recuperat 24 de genome-uri asamblate din metagenom, identificând actorii principali ai acestui parteneriat. Principalul organism bacterian a fost identificat ca fiind Candidatus Geosyntrophus acetoxidans, un gen bacterian anterior nedescris. Această bacterie oxidează acetatul și eliberează electroni prin intermediul unui aparat specializat de transfer electronic extracelular, genome-ul său conținând o cale completă de oxidare a acetatului, pili conductive și 47 de citocromuri multihemice care transportă electronii spre suprafața particulelor conductive.
Partenerul arheal aparține grupului Methanosarcina și reprezintă o specie anterior necunoscută. Acest organism preia electronii direct de pe particulele conductive și îi utilizează pentru a reduce dioxidul de carbon (CO2) în metan. Genome-ul său include mecanismele necesare pentru metanogeneză și componente asociate cu captarea extracelulară a electronilor, inclusiv citocromul multihemic MmcA.
Analizele prin imagistică de înaltă rezoluție au confirmat că ambii parteneri se atașează aceleiași granule conductive, însă nu există dovezi că aceștia trebuie să intre în contact fizic direct pentru a schimba electronii. Particulele servesc drept „punți” electrice, permițând fluxul de electroni între organisme.
Cercetătorii au precizat că particulele conductive sunt răspândite în sedimentele costiere, incluzând minerale naturale precum magnetita, dar și particule de carbon negru provenite din incendii de păduri, arderea combustibililor fosili, agricultură sau activități industriale. Descoperirea sugerează că aceste particule pot susține parteneriate microbiene care nu au fost reprezentate adecvat în înțelegerea actuală a formării metanului.
Deși contribuția acestui proces la emisiile de metan în condiții naturale rămâne neclară, echipa a recomandat includerea acestui mecanism în studiile viitoare privind rotația carbonului și producția de metan în ecosisteme costiere, apelând la realizarea de măsurători directe în medii bogate în particule conductive.