martes, 3 de febrero de 2015

¿Pueden las bacterias ser como el Rey Midas?

Christoph Heinrich, del Centro Tecnológico de Zurich explica en Nature Geoscience que el oro del mayor yacimiento del Mundo, Witwatersrand, en Sudafrica, se formó debido a la labor de microorganismos primitivos que separaron el elemento presente en compuestos de sulfuro expulsados al aire por la actividad volcánica, y depositados en el el agua por la lluvia ácida. Heinrich explica a New Scientist que hace 3.000 millones de años, la Tierra no tenía apenas oxígeno en la atmósfera y, de hecho, si lo hubiera tenido, estas bacterias anaerobias (bacterias que no pueden vivir en presencia del oxígeno) nunca hubieran producido la acumulación de tanto oro.
A partir de la fiebre del oro de 1886, la pequeña villa de Johannesburgo creció, lo mismo que otras comunidades a lo largo del cinturón minero de la vertiente norte de la meseta de Witwatersrand. De esta cuenca se ha extraído el 40% de todo el oro que circula por el Mundo. 
Christoph Heinrich sugiere que esta combinación de gases volcánicos, lluvia ácida y una atmósfera sin oxígeno, así como la aparición de material orgánico en la era Arqueozoica proporcionaron las condiciones perfectas para la formación del depósito gigante de oro de Witwatersrand.

The Archaean biogeochemistry of gold and the Witwatersrand gold deposit.
La Fuente más probable para el oro de Witwatersrand son las rocas basálticas del Complejo Hlagothi (1) (a la derecha en el gráfico). Las lluvias acídicas y sulfurosas originadas por los volcanes durante la era  Arqueozoica (hace 2500 millones de años) podrían haber lavado el oro de las rocas basálticas (2), de los minerales sulfurosos portadores de oro (3) y de filones áuricos (4). El oro se pudo depositar como pequeñas pepitas y las bacterias podrían haber propiciado una reacción redox con los hidrocarburos y las cianobacterias (5). Las flechas amarillas indican el transporte de oro. (H2S sulfuro de hidrógeno; H2SO4 ácido sulfúrico; SO2 dióxido de sulfuro; H20 agua y Au oro).
La hipótesis de Heinrich aún no está probada al 100% pero abre la puerta a  buscar otros yacimientos de metales preciosos en base a la presencia de carbono o de formas de vida primitivas. En otras palabras, la teoría apunta a nuevas zonas que se habían descartado hasta ahora, pero que podrían ocultar yacimientos de oro quizá tan increíbles como el de Witwatersrand .
Las Médulas en León (España) suministraron el 80% del oro que circulaba en el Imperio Romano. Si el oro como elemento químico se originó en el Big Bang. ¿Por qué se acumula en lugares tan determinados? ¿Han sido las bacterias las responsables de esta acumulación en yacimientos?

La respiración, a nivel celular, consiste fundamentalmente en la ruptura de enlaces químicos obteniendo así la célula la energía necesaria para su funcionamiento. Con esta ruptura se produce una liberación de electrones, que deben ser aceptados por alguna molécula para completar el proceso.

El proceso de reducción más conocido, la respiración aeróbica, utiliza oxígeno molecular (O2) y glucosa y acaba liberando agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Éste es el que nosotros utilizamos, y en él es imprescindible el oxígeno.


Alumbrando el camino, vela encendida sobre fondo negro
En una vela ardiendo ocurre un proceso de "respiración aeróbica" en donde en vez de glucosa se oxida grasa y se libera agua, dióxido de carbono y calor.

Respirando piedras


Las bacterias anaerobias vivían solas en la Tierra hace 2500 millones de años sin oxígeno, por eso tenían que encontrar otros elementos a los que ceder electrones, por eso utilizaban minerales ricos en hierro (Fe) y el manganeso (Mn), es decir, eran capaces de respirar piedras.

http://2.bp.blogspot.com/-TkcOeCT3atc/UsB_J6lhZWI/AAAAAAAAEJo/dar7EEOPtsE/s1600/limferrug0.jpg
Limonita, también conocida como hierro de los pantanos se forma por deposiciones de hierro originadas por el metabolismo de cierto grupo de bacterias.Es una forma muy porosa, con escasa densidad y muy ligera. Es frecuente observar a simple vista restos vegetales (de hecho está formada por multitud de hebras de raicillas).
El Profesor David Richardson, de la Universidad de East Anglia, descubrió que las bacterias emiten los electrones sobrantes fuera de su cuerpo a través de la pared bacteriana, para que sean aceptados por piedras ricas en estos compuestos, o sea, emiten descargas eléctricas al exterior.  Según este investigador estas bacterias anaerobias utilizan petróleo como alimento y "piedras" para respirar, es decir, como aceptoras de electrones.
La Shewanella, prima de nuestra E. coli es una bacteria capaz de reducir metales pesados. La respiración celular de estas bacterias no se limita a los metales pesados​​; dicha bacteria también puede usar sulfatos, nitratos y cromatos cuando crece anaeróbicamente.

Referencias


http://www.newscientist.com/article/dn26888-ancient-microbes-formed-earths-biggest-hoard-of-gold.html#.VNDA_GPL9z1 
 http://www.scitech-news.com/2009/12/rock-breathing-bacteria-could-generate.html
Clarke T, Edwards M, Gates A, Hall A, Bradley J, Reardon C, Shi L, Beliaev A; MarshallM, Fredrickson J, Zachara J, Butt J, Richardson D (2011) The structure of a bacterial cell surface deca-heme electron conduit. Proc. Nat. Acad. Sci. (USA) 
RS, Clarke TA, Richardson DJ et al., The thermodynamic properties and modular organization of an electron exchange conduit between bacteria and the extracellular environment (2009) Proc. Nat. Acad. Sci. (USA) 106: 22169-22174

Y por último os dejo un enlace de un podcast de mi sección Circo de Bacterias hablando de este tema (en galego)
http://blogs.crtvg.es/efervesciencia/wp-content/uploads/2015/02/Circo-BACTERIAS-MINEIRAS-def.mp3

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