El fitoplancton, una masiva fuente de metanol en el océano

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Investigadores de la 'Woods Hole Oceanographic Institution' (WHOI), en Estados Unidos, han resuelto el misterio de la procedencia de metanol en el océano a través del descubrimiento de una masiva -y anteriormente en paradero desconocido- fuente de metanol en el océano: el fitoplancton. El estudio encontró que estos organismos, similares a las plantas microscópicas y que forman la base de la cadena alimentaria marina, tienen una capacidad única para producir biológicamente metanol en el océano en cantidades que podrían competir o superar a las que se producen en tierra.

Como uno de los compuestos orgánicos más abundantes del planeta, el metanol se produce de forma natural en el medio ambiente a medida que las plantas lo liberan cuando crecen y se descomponen. También se encuentra en el océano, donde es una fuente de alimento para los microbios hambrientos que se dan un festín con él para tener energía y crecer. Aunque los científicos saben desde hace tiempo que existe metanol en el océano y que ciertos microbios adoran alimentarse de él, falta saber de dónde viene.

Los resultados de este trabajo, publicados este jueves en 'Plos One', desafían el pensamiento anterior sobre las fuentes de metanol en el océano, y ayudan a llenar importantes vacíos de conocimiento sobre la microbiología del océano y la cantidad de metanol generada en nuestro planeta. El descubrimiento puede estimular investigación lleve  a aplicaciones para biocombustibles en el futuro.

El fitoplancton libera metanol en pulsos rápidos episódicos y sólo durante ciertas etapas de crecimiento

"El metanol se consume rápidamente en el océano por abundantes bacterias --llamadas metilotrofos.- que se especializan en este tipo de alimentos", afirma el doctor Tracy Mincer, científico asociado de WHOI y autor principal del artículo. "Sin embargo, hasta ahora, la idea era que el metanol en el océano vino de un exceso de metanol terrestre en la atmósfera. Por lo tanto, este descubrimiento revela una enorme fuente de metanol que está completamente desaparecida en las estimaciones de metanol a nivel mundial".

Mincer primero se interesó en la idea de que el metanol se produce biológicamente en el océano a través del trabajo anterior donde encontró bacterias mordisqueando metanol en un cultivo de fitoplancton en crecimiento. Intrigado, extrajo el ADN de los microbios y sus códigos de barras emparejados con un metilotrofo bien conocido en el océano. "Una vez que hemos sido capaces de caracterizar esta bacteria, quería explorar la idea de metanol producido por el plancton", apunta Mincer.

"Empecé la revisión de la literatura y encontré un papel donde un estudiante, como parte de su tesis, había informado de algunas mediciones de metanol a partir de fitoplancton. En ese momento, supe que algo estaba ocurriendo realmente allí", agrega este investigador. Mincer se propuso explorar aún más las cosas y vio rápidamente que tratar de medir el metanol del fitoplancton marino no era fácil.

"Le pregunté a numerosos colegas cómo medir el metanol en agua de mar y nadie lo había hecho antes -relata--. Parecía no haber ningún método para medirlo directamente, por lo que tuvimos que desarrollar el nuestro propio". Teniendo en cuenta la alta solubilidad del metanol, extraer muestras resultó ser un reto. Mincer y su equipo de laboratorio tuvieron que separar el metanol de las sales en agua de mar mediante el burbujeo de helio para empujar los compuestos orgánicos volátiles, lo que posibilitó obtener muestras en un instrumento para separarlo y detectarlo.

Liberación de metanol en rápidos pusos episódicos

Sin embargo, luego descubrieron que, en lugar de producir metanol constantemente con el tiempo, el fitoplancton lo liberó en pulsos rápidos episódicos y sólo durante ciertas etapas de crecimiento, por lo que debían estar allí en el momento adecuado para verlo. "A medida que hicimos crecer los cultivos de fitoplancton, lo medimos como locos durante la primera semana y no detectamos nada -describe-. Pero después de unos diez días, empezaron a quedarse sin nutrientes y llegaron a un estancamiento, que es cuando vimos lo que inicia el pulso de metanol".

Sobre la base de las mediciones de laboratorio, se estima que al menos un millón de toneladas del compuesto se producen en los océanos del mundo cada año, lo que podría exceder la cantidad que se encuentra en la atmósfera. "En nuestro cultivo, nos sorprendió ver todo el metanol que se produjo. El hecho de que las cantidades en el océano podrían rivalizar o superar los niveles en tierra indica que la abundancia de microbios metilotrófioas -y la demanda metabólica global de metanol- es más alta de lo que se pensaba", plantea.

Según Mincer, puede haber oportunidades para convertir el vasto recurso en biocombustible. "Al igual que las plantas terrestres, creemos que el metanol del fitoplancton se produce enzimáticamente, por lo que si podemos obtener las enzimas que intervienen y utilizan para digerir su biomasa, es posible extraer metanol útil de estos organismos. El metanol es un producto de desecho de ellos y puede producir una buena cantidad. Por eso, cuando salen los pulsos, se podrían aprovehcar y recoger a partir de cultivos", propone.

En el trabajo futuro, se espera comprender, por ejemplo, si el metanol puede aportar información sobre los patrones de crecimiento del fitoplancton, con el fin de comprender mejor toda la relación de la microbiología en los océanos y tratar esta capa de la vida en la parte superior del océano como una capa de piel. Así, se podrá saber cuándo es saludable, cuándo no y cómo funciona.

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