Deconstruyendo la microbiología mordisco a mordisco
El regalo de vida de un microbio
Fue la noche después de Navidad, hace tres mil millones de años… Los primeros organismos todavía están digiriendo su cena festiva. En los restos de una sabrosa sopa primordial, los primeros organismos están jugando con enzimas, descubriendo lo que significa estar vivo. Es un caos de moléculas, y nadie sabe qué organismo está haciendo qué, los propios organismos podrían no tener ni idea de lo que está ocurriendo.
Déjame contarte esta historia de antaño. Los organismos están hambrientos de nitrógeno para poder producir proteínas y ADN. La forma más sabrosa de comer nitrógeno (amoníaco) se logra solamente con rayos eléctricos, y los rayos no llegan tan a menudo como estos organismos desean. En un giro espantoso de acontecimientos, los organismos se comen a sí mismos para satisfacer sus antojos. Luego, una forma de vida heroica desarrolla accidentalmente una enzima para comer gas nitrógeno (que es súper abundante, ¡así que hay comida para todos!). Los microbios pueden pasar este gen entre sí, como pasar un regalo, en un proceso que ahora conocemos como transferencia horizontal de genes. Las escenas macabras de hambre se reducen sustancialmente. El regalo del “inventor”, las instrucciones de ADN para producir la enzima, benefició no solo a su comunidad sino al mundo entero por eones por venir. La disponibilidad de nitrógeno abrió el camino para formas de vida multicelulares, eucariotas y humanas.
Avancemos rápidamente hasta 1880 D.C., cuando un químico alemán, Hermann Hellriegel, se dio cuenta de lo importante que era la fijación de nitrógeno para toda la vida. A raíz de su descubrimiento, los científicos descubren la enzima que cataliza la reducción del nitrógeno gaseoso a amoníaco y la llaman nitrogenasa. Los humanos pueden cultivar alimentos de manera mucho más eficiente al usar el regalo de las nitrogenasas sobre el suelo. ¡Hace la diferencia entre las “sobras de la sopa primordial” y esa deliciosa cena navideña que tanto apreciamos!
Saltando el tiempo hasta el día de hoy, hemos encontrado algo desconcertante sobre estas nitrogenasas. Oehlmann yEx Rebelein en Marburg, Alemania, analizaron informes científicos del pasado y demostraron que la enzima no es únicamente el regalo de “nitrogenasa”. Aparte de la reducción de nitrógeno, la enzima cataliza muchas reacciones químicas diferentes, tantas que los autores crearon una tabla separada para enumerar las reacciones que puede realizar esta enzima, y su lista está lejos de estar completa.
Oehlmann se adentra en la química de estas enzimas y describe cómo la magia de estas máquinas se oculta en un cilindro giratorio formado de hierro y azufre. Dónde cualquier molécula con la disposición correcta puede dar un paseo, como en un “carrusel”, y salir transformada.
La reacción más interesante realizada por esta máquina de mil millones de años es la reducción de CO2. Esta reacción produce, por ejemplo, metano, etano, propano: palabras que tal vez puedas reconocer como combustible. Al limpiar el gas de efecto invernadero CO2 y producir combustible renovable en un solo paso, ¡la nitrogenasa es un regalo una vez más!
Enlace a la publicación original: Oehlmann, N.N. and Rebelein, J.G. (2021), The Conversion of Carbon Monoxide and Carbon Dioxide by Nitrogenases. ChemBioChem. https://doi.org/10.1002/cbic.202100453
Imagen destacada: creada con Biorender.com
Traducido por Julián E. Prieto-Vivas
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