Los científicos no dan crédito: un nuevo estudio descubre bacterias que respiran electricidad y viven sin oxígeno

Siempre asociamos las bacterias a cosas negativas, pero pueden ayudarnos hasta a curar tumores. Por ello los descubrimientos científicos aparentemente más insignificantes pueden cambiar el mundo.

En esta ocasión un estudio publicado en la revista Cell ha sacado a la luz unas bacterias que tienen la capacidad de respirar electricidad para sobrevivir cuando no hay oxígeno. Entre ellas hay cepas comunes de Escherichia coli.

Más allá de la anécdota, los científicos están perplejos por las enormes implicaciones que podría tener el hallazgo en el medioambiente, la biotecnología o la exploración del universo.

Los científicos descubren unas bacterias capaces de vivir sin oxígeno con electricidad

Hasta hace bien poco pensábamos que la respiración celular dependía siempre de oxígeno o, en su defecto, de procesos fermentativos. Con este nuevo trabajo ha quedado demostrado que nos equivocábamos.

Algunos microorganismos pueden transferir electrones directamente a su entorno como parte de su metabolismo. Al proceso se le conoce como transferencia extracelular de electrones (EET, por sus siglas en inglés).

El EET permite a las bacterias generar la suficiente energía de forma similar a cómo actúa una pila eléctrica. la clave del proceso está en una vía metabólica basada en la molécula HNQ (2-hidroxi-1,4-naftoquinona).

Esta sustancia actúa como un transmisor entre la célula y el exterior, lo que facilita el transporte de electrones cuando no hay oxígeno al alcance. Es decir, es un camino alternativo.

Para realizar este hallazgo cultivaron en condiciones de laboratorio bacterias sobre electrodos conductores y comenzaron a producir corriente. Lo primero que comprobaron es que la principal fuente de electrones era el NADH.

Esta fuente es una molécula energética indispensable, donde el proceso dependía de la enzima Nfsb. Esto quedó claro al eliminarla de la ecuación: la respiración eléctrica paraba casi por completo, pero si se reintroducía se reactiva el proceso.

Por qué una bacteria prefiere la ‘respiración eléctrica’ a la fermentación

Hasta ahora se pensaba que la alternativa más habitual de las bacterias cuando faltaba oxígeno era la fermentación clásica. ¿Pero por qué algunas prefieren este tipo de metabolismo?

Los resultados muestran que en entornos anaeróbicos la respiración eléctrica no sólo es posible, sino que llega a ser más eficiente. En vez de generar productos de desecho como el lactato o el etanol, el nuevo proceso produce acetato. Es decir, acaba liberando más energía útil.

Además, algunas simulaciones computaciones han demostrado que con la respiración eléctrica las bacterias pueden consumir menos recursos celulares, lo que les permite crecer más rápido y de forma sostenible.

De hecho, las bacterias podrían acabar adaptándose a este metabolismo. Por ejemplo, una cepa modificada genéticamente para no poder crecer sin oxígeno fue expuesta a un entorno con HNQ. En 40 horas empezó a producir electricidad y a multiplicarse.

Implicaciones del hallazgo científico sobre el metabolismo de las bacterias

Este descubrimiento sobre las bacterias puede tener un gran impacto en campos como el medioambiente, la industria, la medica o la carrera espacial.

Por ejemplo podría utilizarse en el tratamiento de aguas residuales, ya que las bacterias transformarían materia orgánica en electricidad a la vez que eliminan contaminantes.

Llevado a otro campo, podría ser útil en la carrera espacial. El espacio es un entorno con oxígeno limitado y la autonomía energética es fundamental. Tener bacterias capaces de generar electricidad podría ser la clave para desarrollar sistemas vivos autosuficientes.