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El nuevo genoma del microbio Carboxydothermus hydrogenoformans, muestra como consigue obtener hidrógeno a partir de agua y monóxido de carbono”.

2 de Diciembre de 2005

Tómese una olla de agua hirviendo, elimínese todo el oxígeno, mézclese con un poco del venenoso monóxido de carbono, y añádase una pizca de gas hidrógeno. Suena como la receta del brebaje de una bruja. Podría ser, pero también es el ambiente preferido para un microbio conocido como Carboxydothermus hydrogenoformans.

En un artículo publicado en el número del 27 de Noviembre de PloS Genectics, un equipo de investigación liderado por científicos del Instituto para la Investigación del Genoma (TIGR, The Institute of Genomic Research) informó de la determinación y análisis de la secuencia completa del genoma de este organismo. Aislado de una fuente de agua termal, terma, en la isla volcánica rusa de Kunashir, este microbio vive casi por completo en monóxido de carbono. Mientras consume este, normalmente venenoso gas, el microbio lo mezcla con agua, produciendo hidrógeno gaseoso residual.

TIGR

El Instituto para la Investigación del Genoma (TIGR) es un instituto de investigación sin ánimo de lucro con base en Rockville, Maryland. El TIGR, el cual secuenció el primer genoma completo de un ser vivo en 1995, ha estado en la vanguardia de la revolución genómica desde que el instituto fue fundado en 1992. TIGR realiza investigaciones incluyendo análisis estructural, funcional y comparativo de los genomas y genes en virus, bacterias, archaeas y eucariotas.

Cuando el mundo considera de forma creciente el hidrógeno como un bio-carburante potencial, la tecnología podría beneficiarse de tener el genoma de estos microbios. “C. hydrogenoformans es uno de los microbios de mayor crecimiento que puede convertir agua y monóxido de carbono en hidrógeno”, remarcó el biólogo evolutivo del TIGR Jonathan Eisen, autor responsable de los estudios Genéticos del PLoS. “Por tanto si se está interesado en obtener carburantes limpios, este microbio se convierte en un excelente punto de partida”.

En la secuenciación del genoma del microbio, Eisen y sus colaboradores descubrieron porque el C. hydrogenoformans crece más rápidamente en monóxido de carbono que otras especies: El microbio ostenta al menos cinco formas diferentes de una enzima denominada monóxido de carbono deshidrogenasa, que es capaz de manipular el venenoso gas. Cada una de las formas de la enzima parece permitir al organismo usar el monóxido de carbono de forma diferente. La mayoría de otros organismos que viven en monóxido de carbono tienen sólo una forma de esta enzima. En otras palabras, mientras otros organismos pueden tener el equivalente de un modesto cuenco de mezclas para procesar su comida de monóxido de carbono, esta especie tiene un verdadero procesador de comida, permitiéndole darse un atracón en una terma todo el día.

“Los descubrimientos muestran el valor continuo de la secuencia del genoma microbiano para la exploración de capacidades útiles del vasto reino de la vida microbiana en la Tierra”, dice Ari Patrinos, director de la Oficina de Investigación Biológica y Medioambiental, parte del departamento de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía (DOE, Department of Energy) de Estados Unidos. El DOE, que financió el estudio, persigue tecnologías para combustibles limpios.

Poco se sabia acerca de este organismo exhalador de hidrógeno antes de que la secuencia de su genoma fuese determinada. Mediante el uso de análisis computacional y comparación con los genomas de otros organismos, los investigadores han descubierto varias características remarcables. Por ejemplo, el genoma codifica un conjunto completo de genes para la fabricación de esporas, un talento previamente conocido del microbio. Los organismos que producen esporas han tenido recientemente un gran interés porque éste es el mismo proceso mediante el cual unas bacterias crean ántrax. La esporulación permite usar el ántrax como arma biológica ya que las esporas son resistentes al calor, la radiación y otros tratamientos.

Comparando este genoma con aquellos de otros generadores de esporas, incluyendo el patógeno del ántrax, Eisen y otros colegas identificaron cual puede ser la mínima maquinaria bioquímica necesaria para que cualquier microbio cree esporas. Así, estudios de este microbio comedor de veneno pueden ayudarnos a entender mejor la biología de la bacteria que causa el ántrax.

Basándose en este trabajo, los científicos del TIGR están estudiando la información del genoma de estos organismos para estudiar la ecología de microbios que viven en diversas termas, como las del Parque Nacional de Yellowstone. Ellos quieren saber que tipo de microbios se encuentran en diferentes termas y por qué. Para ello, los investigadores están analizando las termas de Yellowstone, Rusia y otros lugares remotos, para aislar y descifrar el genoma de los microbios encontrados allí.

“Lo que queremos tener es una guía de campo para estos microbios, como aquellos disponibles para aves y mamíferos”, dice Eisen. “Ahora, no podemos ni siquiera responder preguntas simples. ¿Comparten termas similares, que mundos aparte, microbios similares? ¿Cómo los microbios se mueven entre termas? Nuestro nuevo trabajo nos ayudará a enterarnos.