Methanobacteriales

Els metanobacterials (Methanobacteriales) són arqueobacteris que viuen en mitjans estrictament anaerobis i que obtenen energia mitjançant la producció de gas natural, el metà (CH₄). Gràcies a aquesta característica, aquest tipus d'organisme té una gran importància ecològica, ja que intervé en la degradació de la matèria orgànica en la naturalesa, i en el cicle del carboni.

Són un grup filogenèticament heterogeni on el factor comú que els uneix és la producció de gas metà i els seus cofactors únics.

Història

El pare Carlo Campi va notar que al llac Maggiore apareixien bombolles provinents del fons amb estranyes propietats. Immediatament va avisar al seu amic Alessandro Volta, qui tenia interès en aquest tipus de successos.

En 1776, Volta va escriure els seus descobriments. El seu experiment consistia a remoure el fons de la riba del llac i recol·lectar les bombolles que es desprenien en una ampolla de boca molt ampla, posteriorment introduïa una vela i apreciava la formació d'una flama blava, en la boca de l'ampolla. Per tant el gas obtingut havia de ser menys dens que l'aire i necessitava estar en contacte amb l'atmosfera per a entrar en ignició.

Volta va aconseguir, amb els seus estudis en combustible gasós, interessar a altres científics en aquest camp i amb això iniciar la fundació de l'estudi de la formació biològica del metà. No obstant això no va ser l'únic a fer aquestes observacions en els gasos produïts en certs rius i llacs. Thomas Paine i George Washington van arribar als seus mateixos resultats en el riu Creek l'any 1783, sense conèixer el treball de Volta.

El primer a identificar que el metà era format per un procés microbiològic, va ser un estudiant de Pasteur, Béchamp en 1868. Va estudiar prèviament la descomposició del sucre i va agregar part d'una mostra que va obtenir d'una llacuna, posteriorment, quan aquestes substàncies van ser agregades a un mitjà inorgànic simple i encubat en absència d'oxigen, va observar que la fermentació resultant era produïda per organismes vius als quals va nomenar Microzyma cretae. Els va descriure superficialment, però va ressaltar que aquests microorganismes podien realitzar una descomposició a partir d'alcohol etílic i carbonat de calci, produint metà, CO₂ i certs àcids. Aquesta va ser la primera demostració de la formació biològica del metà a partir de simples compostos de carboni.

Tappeiner (1882) va aconseguir provar de manera més adequada l'origen del metà a partir de microorganismes, identificant en diferents llocs (com intestins d'animals) a éssers anaerobis amb característiques similars (productors de metà) que només reaccionaven en mitjans sense tractaments específics. Posteriorment s'identificarien com els metanògens que avui coneixem.

Els experiments de Popoff, Tappeiner, i Hoppe-Seyler en la utilització de cel·lulosa per als cultius dels microorganismes recol·lectats, va demostrar que és possible la formació de metà, CO₂, hidrogen i àcids en l'interior dels intestins d'animals herbívors.

En 1936, any que va marcar el principi de l'era moderna en l'estudi de la metanogènesi, H.A Barrer, va ser el primer a reportar els seus experiments dels metanògens i va brindar les bases científiques per a l'estudi de la fisiologia de la metanogènesi. Una important aportació d'aquest científic va ser el desenvolupament d'un procés adequat per a crear un medi de cultiu apropiat per al creixement dels metanògens.

En la dècada dels cinquanta va començar l'era definitiva en l'examen de la conversió del grup metil a metà, en els laboratoris Baker. Deu anys després es va estendre exhaustivament l'estudi de la fisiologia de les cèl·lules dels metanògens i els enzims que intervenen en la metanogènesi. En els setanta l'estudi de la metanogènesi va assolir rellevants descobriment en els coenzims i condicions atmosfèriques per a l'adequada producció de metanògens. Així com identificació de les archeabacterias i amb elles la filogènia dels metanògens.

Metanogènesi

La característica que identifica als metanògens és el seu metabolisme productor de metà (CH4). La generació d'aquest hidrocarbur no és realment l'objectiu d'aquests arqueobacteris, en realitat la funció d'aquest procés metabòlic és l'obtenció d'energia en forma d'ATP, o de molècules destinades per a la biosíntesi. Generalment aquesta reacció es realitza a partir de diòxid de carboni (CO2) i d'hidrogen (H2), on el CO2 és un acceptor d'electrons que és reduït gràcies als electrons subministrats per l'H2. De forma simplificada, la reacció d'aquest procés, pot ser escrita de la següent manera:

CO₂ + 4H₂ -→ CH₄ + 2H₂O

Methanobacteriales is an order of archaeans in the class Methanobacteria.^[1] Species within this order differ from other methanogens in that they can use fewer catabolic substrates and have distinct morphological characteristics, lipid compositions, and RNA sequences.^[2] Their cell walls are composed of pseudomurein. Most species are Gram-positive with rod-shaped bodies and some can form long filaments. Most of them use formate to reduce carbon dioxide, but those of the genus Methanosphaera use hydrogen to reduce methanol to methane.^[2]

Wikispecies has information related to Methanobacteriales.

Phylogeny

The currently accepted taxonomy is based on the List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature (LPSN) ^[3] and National Center for Biotechnology Information (NCBI).^[4]

See also

• List of Archaea genera

References

En taxonomía, los Methanobacteriales son una orden dentro de Methanobacteria.^[1]​ Especies dentro de este orden se diferencian de otros metanógenos en que pueden utilizar un menor número de sustratos catabólicas y tienen su propia morfología característica, la composición de lípidos, y secuencias de ADNr.^[2]​ Sus paredes celulares son compuestas de seudomureína. La mayoría son Gram-positivas y poseen forma de barra, y algunas pueden formar filamentos largos. Por lo más, pueden usar formiato para reducir dióxido de carbono, pero las de un género, Methanosphaera, usan hidrógeno para reducir el metanol a metano.^[2]​

Referencias

Otras lecturas

Revistas científicas

• Judicial Commission of the International Committee on Systematics of Prokaryotes (2005). «The nomenclatural types of the orders Acholeplasmatales, Halanaerobiales, Halobacteriales, Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales, Planctomycetales, Prochlorales, Sulfolobales, Thermococcales, Thermoproteales and Verrucomicrobiales are the genera Acholeplasma, Halanaerobium, Halobacterium, Methanobacterium, Methanococcus, Methanomicrobium, Planctomyces, Prochloron, Sulfolobus, Thermococcus, Thermoproteus and Verrucomicrobium, respectively. Opinion 79». Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 55 (Pt 1): 517-518. PMID 15653928. doi:10.1099/ijs.0.63548-0.
• Euzeby JP; Tindall BJ (2001). «Nomenclatural type of orders: corrections necessary according to Rules 15 and 21a of the Bacteriological Code (1990 Revision), and designation of appropriate nomenclatural types of classes and subclasses. Request for an Opinion». Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 51 (Pt 2): 725-727. PMID 11321122.
• Balch WE; Fox GE; Magrum LJ; Woses CR et al. (1979). «Methanogens: reevaluation of a unique biological group». Microbiol. Rev. 43 (2): 260-296. PMC 281474. PMID 390357.

Libros científicos

• Boone, DR (2001). «Class I. Methanobacteria class. nov.». En DR Boone and RW Castenholz, eds., ed. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria (2nd edición). New York: Springer Verlag. pp. 169. ISBN 978-0-387-98771-2.
• Murray, RGE (1984). «The higher taxa, or, a place for everything...». En NR Krieg and JG Holt, eds., ed. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Volume 1 (1st edición). Baltimore: The Williams & Wilkins Co. pp. 31-34.

Bases de datos científicos

• Pubmed
• Pubmed Central
• Google Scholar

Archaea metanogenoak mikroorganismo prokariotoak dira, ingurumen anaerobioetan bizi direnak, metanoa ekoiztuz. Arkeobakterio hauek betebehar oso garrantzitsua burutzen dute hainbat ekosistemetan: hausnarkarien digestio-aparatuan, zingiretan eta hondakin-uren araztegietan, esaterako.

Arkeobakterio hauen ezaugarri biokimiko nagusiak honako hauek dira:

• anaerobio hertsiak: (O/H): (-/+)
• oxidasa (-)
• katalasa (-)
• ez dute zitokromorik

Archaea metanogenoen taldean 60 espezie inguru daude. Talde hau oso heterogenoa da, bertako espeziek ezaugarri morfologiko, fisiologiko zein genetiko desberdinak baitituzte. Morfologiari dagokionez, adibidez, batzuek bazilo itxura dute (Methanobacterium) eta beste batzuk kokoak dira (Methanococcus). Hala ere, denek metano gasa ekoizten dute ingurumen anaerobiotean.

Historia

Jakina da aspalditik zingira, urmael eta laku sakonetan uda garaian burbuilak agertu ohi direla, ur sakonetik datozenak. Alessandro Volta fisikariak 1776an holako burbuiletan gasa zegoela frogatu zuen: kandela bat sartuz gas hori zegoen ontzian sugar urdin baten agerpena egiaztatu zuen.

XIX. mendearen bukaeran metano-sorrera horren atzean mikrobio batzuk zeudela azaldu zuten hainbat zientzialarik.

"Zingiren gasa" deitu zioten antzinakoek metanoari, izen modernoa eman aurretik. Zingira hondoko lohi anaerobioetan dauden mikrobio metanogenoek sortzen dute, arnasketa anaerobioaren bidez, antzinakoen arreta erakarri zuen gas bitxi hori.

Metanogenesia

Metanogenesia metanoaren sorrera prozesua da, mikrobioek eragindakoa. Archaea metanogenoak mikroorganismo anaerobioak direnez, arnasketa anaerobioa burutzen dute; arnasketa mota honek ez du oxigenorik erabiltzen elektroein azken hartzaile modura, karbonoa baizik. Karbono dioxidoa da gehien erabilitako molekula, mikrobio metanogenoek ekuazio honen bitartez erreduzitzen dutena:

CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2H₂O

CH₄ metanoa izanik.

CO₂ erabiltzeaz gain, zenbait metanogenok beste molekula batzuk erabili ditzakete haien arnasketa anaerobioan. Azido azetikoa (CH₃COOH) eta metanola (CH₃OH), esaterako:

2 CH₃COOH + 4 H₂ → 3 CH₄ + 2H₂O

Ekologia

Metanoaren sorrera biologikoa materia organikoaren deskonposizioa duten ingurumen anaerobioetan gertatu ohi da. Hortaz, ingurugiro anaerobio batean materia organikoa jartzen bada metanoa agertuko zaigu.

Hiru dira Archaea metanogenoek kolonizatzen dituzten ingurugiroak:

• hausnarkari eta beste animalia batzuen digestio-aparatua: hausnarkarien zaku handian zelulosa bezalako polimeroak hartzitzen dituzte zenbait bakteriok (Bacteroides, Fusobacterium, Selenomonas...), gantz-azidoak, H₂ eta CO₂ sortuz. Produktu horiek dira, hain zuzen ere, mikrobio metanogenoek substratu moduan erabiltzen dituztenak, metanoa sortzeko.

Beraz, hausnarkarien digestio-aparatuan archaea metanogenoak ez daude isolatuak, beste mikrobio hartzitzaile batzuekin harremanetan baizik.

Hausnarkariengan ez ezik, beste animalia batzuengan ere (gizakia barne) egon daitezke metanogenoak. Gizakiaren herenak mikrobio metanogenoak ditu heste lodian, gas metanoa sortzen dutenak. Metano hori flatulentzien bitartez kanporatzen da.

• sedimentu urtsuak: laku, ibai, zingira eta putzuetako sedimentuetan ez dago oxigenorik, eta bertan mikrobio metanogenoek -bakterio hartzitzaileekin elkartuak- metanoa sortzen dute.

• hondakin-uren araztegiak: hondakin-uren tratamenduan sortzen diren lohi edo sedimentuak andel anaerobio handitara eramaten dira. Bertan bakterio hartzitzaileek eta archaea metanogenoek ur zikinek zuten materia organikoa eraldatzen dute, CO₂, H₂ eta gantz-azidoak agertuz, lehenengo fase batean, eta metano gasa, geroago.

Garrantzi ekologiko handia dute mikrobio metanogenoek, toki anaerobioetan materia organikoaren degradazioa hauei esker osatzen baita. Karbonoaren zikloan ere parte hartzen dute, ingurugiro anaerobioetan dagoen karbonoa (CO₂) atmosferara askatzen baitute metano moduan.

Bestalde, hausnarkari eta beste animalien digestio-aparatuetan sortzen den metanoa flatulentzia eta gorozkien bitartez atmosferara askatzen da. Metanoa berotegi-efektuan parte hartzen duen gasetako bat da, klimaren berotze prozesuan eragina duena.

Metanogenoen erabilera bioteknologian

Goian aipatu den moduan, hondakin-uren araztegietan lohiak sortzen dira urak tratatzerakoan. Kondizio anaerobioetan lohi horiek degradatzen dira araztegietan dauden andel handietan, bakterio hartzitzaileak eta metanogenoak dituztenak. Degradazio honen ondorioz metano gasa sortzen da, araztegia hornitzeko erabiltzen dena.

Bestalde, Estatu Batuetako zein Europako etxalde askotan metanoa sortzeko bio-digestoreak erabiltzen dira. Etxaldean sortzen diren hondakin organikoak (simaurra, zaborra...) andel berezietara eramaten dira, bertan dauden mikrobio metanogenoek metano gasa sor dezaten. Gas horrek etxaldearen auto-horniketa bermatzen du.

Ikus,gainera

• Hondakin uren tratamendua

Les Methanobacteriales sont un ordre d'archées de la classe des Methanobacteria.

Notes et références

• (en) Judicial Commission of the International Committee on Systematics of Prokaryotes, « The nomenclatural types of the orders Acholeplasmatales, Halanaerobiales, Halobacteriales, Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales, Planctomycetales, Prochlorales, Sulfolobales, Thermococcales, Thermoproteales and Verrucomicrobiales are the genera Acholeplasma, Halanaerobium, Halobacterium, Methanobacterium, Methanococcus, Methanomicrobium, Planctomyces, Prochloron, Sulfolobus, Thermococcus, Thermoproteus and Verrucomicrobium, respectively. Opinion 79 », Int. J. Syst. Evol. Microbiol., vol. 55, n^o Pt 1,‎ 2005, p. 517–518. PMID 15653928

• (en) Euzeby JP, Tindall BJ, « Nomenclatural type of orders: corrections necessary according to Rules 15 and 21a of the Bacteriological Code (1990 Revision), and designation of appropriate nomenclatural types of classes and subclasses. Request for an Opinion », Int. J. Syst. Evol. Microbiol., vol. 51, n^o Pt 2,‎ 2001, p. 725–727. PMID 11321122

• (en) Balch WE, Fox GE, Magrum LJ, Woses CR, Wolfe RS, « Methanogens: reevaluation of a unique biological group », Microbiol. Rev., vol. 43, n^o 2,‎ 1979, p. 260–296 (PMCID ). PMID 390357

• (en) DR Boone, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Volume 1: The Archaea and the deeply branching and phototrophic Bacteria, New York, Springer Verlag, 2001, p. 169 p. (ISBN 978-0-387-98771-2), « Class I. Methanobacteria class. nov. »

• (en) RGE Murray, Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, Volume 1, Baltimore, The Williams & Wilkins Co., 1984, pp. 31–34 p., « The higher taxa, or, a place for everything... »

Liens taxinomiques :

• (en) Methanobacteriales
• (en) Methanobacteriales
• (en) Methanobacteriales
• (en) Methanobacteriales
• (en) Methanobacteriales

boone 2002

Dalam taksonomi, Methanobacteriales adalah ordo dari Methanobacteria.^[1]

I Metanobatteri (Methanobacteria) sono batteri della classe Euryarchaeota, capaci di effettuare la metanogenesi.

Gli organismi ad organizzazione procariotica più antichi sono gli archeobatteri e la loro presenza sulla Terra può essere collegata alla presenza di metano biologico; il ritrovamento più antico è avvenuto in rocce australiane, dove furono rilevati undici taxa di cui sette erano cianobatteri.

Metabolismo

Sono eterotrofi (simbionti-parassiti) o autotrofi e possono essere aerobi obbligati, anaerobi obbligati o anaerobi facoltativi.

Riproduzione

I metanobatteri si riproducono asessualmente, per scissione binaria, una divisione molto rapida. La ricombinazione genica avviene per coniugazione, trasformazione, e trasduzione.