Methanosarcina

***Methanosarcina*** é un xénero de microorganismos arqueanos euriarqueotas produtores de metano (arqueas metanóxenas). Estes microorganismos son os únicos coñecidos que son metanóxenos anaeróbicos e producen metano utilizando tres vías metabólicas para a súa metanoxénese. Viven en diversos ambientes nos que poidan permanecer a salvo dos efectos do oxíxeno, xa sexa na superficie da Terra, en augas subterráneas, en fontes termais mariñas profundas, ou mesmo no tracto dixestivo de animais. *Methanosarcina* crece formando colonias de células agrupadas.

O aminoácido pirrolisina descubriuse na especies *Methanosarcina barkeri*. Atopáronse versións primitivas da hemoglobina en *M. acetivorans*, o que indica que este microbio ou un devanceiro seu puido ter xogado un importante papel na evolución da vida na Terra. Algunhas especies de *Methanosarcina* teñen xenomas infrecuentemente grandes. De feito, *M. acetivorans* ten o xenoma máis grande coñecido nunha arquea.

Segundo unha teoría publicada en 2014 , *Methanosarcina* puide ser en boa medida responsable do peor episodio de extinción na historia da Terra, que foi a extinción permo-triásica, sobre a que hai varias teoría explicativas. A teoría suxire que a adquisición dunha nova vía metabólica por medio de transferencia de xenes causou unha reprodución exponencial do microbio, que consumiu rapidamente enormes depósitos de carbono orgánico dos sedimentos mariños, orixinando unha rápida acumulación de metano e dióxido de carbono nos océanos da Terra e na atmosfera, que matou o 90% das especies do mundo.

*Methanosarcina* leva utilizándose no tratamento de augas residuais desde mediados da década de 1980. Atopáronse tamén maneiras de utilizala como unha fonte de enerxía alternativa.

## Introdución 
*Methanosarcina* é o único xénero de metanóxenos anaeróbicos que producen metano utilizando tres vías metabólicas para a metanoxénese. A maioría dos metanóxenos producen metano a partir de dióxido de carbono e gas hidróxeno. Outros utilizan acetato na vía acetoclástica. Ademais destas dúas vías, as especies de *Methanosarcina* poden tamén metabolizar compostos dun carbono metilados por medio da metanoxénese metilotrófica. Entre estes compostos dun carbono están as metilaminas, o metanol, e os metil tiois.

As *Methanosarcina* son os metanóxenos máis diversos existentes en canto á súa ecoloxía. Encóntranse en ambientes como vertedoiros de lixo, restos procedentes de augas residuais, fontes termais submarinas profundas, auga freática profunda, e no tracto dixestivo de moitos ungulados, como vacas, ovellas, cabras e cervos. *Methanosarcina* crece formando colonias e presenta unha forma primitiva de diferenciación celular. Unha investigación previa feita por este equipo determinara que un xene de *M. barkeri* tiña un codón ámbar (UAG) en pauta que non indicaba o final da proteína, como normalmente se esperaría. Isto suxería a posibilidade de que houbese algún aminoácido descoñecido codificado por ese codón, o cal foi confirmado nos seguintes anos ao cortar a proteína en péptidos e secuencialos. A pirrolisina foi o primeiro aminoácido que se descubría desde 1986, e o 22º en total. Posteriormente, encontrouse noutras especies de arqueas da familia *Methanosarcinaceae* e nunha soa bacteria, a *Desulfitobacterium hafniense*.

*M. acetivorans* e *M. mazei* teñen xenomas excepcionalmente longos. En 2008, comprobouse que *M. acetivorans* posuía o xenoma arqueano máis grande coñecido con 5&nbsp;751&nbsp;492 pares de bases. O xenoma de *M. mazei* ten 4&nbsp;096&nbsp;345 pares de bases.

## Posible papel no desenvolvemento inicial da vida na Terra 
En 2004, descubríronse dúas versións primitivas da hemoglobina en *M. acetivorans* e outra arquea, *Aeropyrum pernix*. Denominadas protoglobinas, estas globinas únense ao oxíxeno igual que a hemoglobina. En *M. acetivorans*, isto permite retirar o oxíxeno, que sería tóxico para estes organismos anaeróbicos. As protoglobinas puideron crear así unha vía para a evolución de formas de vida posteriores, que dependen do oxíxeno. Despois do evento da grande oxixenación ocorrido na Terra primitiva, unha vez que xa había oxíxeno libre na atmosfera, a capacidade de procesar o oxíxeno levou a unha gran radiación evolutiva da vida, e é un dos estados fundamentais da evolución das formas de vida da Terra. Propuxeron tamén mecanismos para explicar como as proto-células unidas a minerais se converteron en células de vida libre e a evolución do metabolismo do acetato a metano, utilizando as mesmas vías baseadas na produción de enerxía. Especulan que *M. acetivorans* foi unha das primeiras formas de vida que apareceu na Terra, un descendente directo das primeiras proto-células. Neste estudo fixéronse análises xenéticas duns 50 xenomas de *Methanosarcina*, nas que se concluíu que este microbio probablemente adquiriu a capacidade de consumir eficientemente acetato utilizando unha acetato quinase e unha fosfoacetil transferase aproximadamente hai uns 240 ± 41 millóns de anos, que é aproximadamente a época en que se produciu o evento de extinción de hai 252 millóns de anos. fixeron que as poboacións de *Methanosarcina* se incrementasen drasticamente. Nesta teoría, isto tería orixinado a liberación dun abundante metano residual. A acumulación destes dous gases tería causado que os niveis de oxíxeno nos océanos se reducisen enormemente, á vez que se incrementaba a acidez. Os climas terrestres experimentarían simultaneamente un aumento de temperaturas e un cambio climático significativo pola liberación á atmosfera destes gases de efecto invernadoiro. É posible que a acumulación de metano e dióxido de carbono na atmosfera finalmente causase a liberación do gas sulfuro de hidróxeno, o que sometería a un maior estrés a vida na Terra.

As teorías que explican a extinción permo-triásica presentadas anteriormente son a da actividade volcánica en Siberia, a dos cambios climáticos globais, e a do impacto dun asteroide. A teoría dos microbios, que implica a *Methanosarcina*, segundo os seus propoñentes, explicaría mellor o incremento rápido e continuo de certos isótopos do carbono observado en depósitos sedimentarios dese período, que a teoría da actividade volcánica, a cal, ao contrario, tería causado un pico agudo deses isótopos seguido dun lento declive. A teoría dos microbios suxire que a actividade volcánica xogou un diferente papel no proceso: subministrou o níquel que precisa *Methanosarcina* como cofactor. Así, a teoría dos microbios sostén que a actividade volcánica en Siberia foi un catalizador, pero non a causa directa principal da extinción en masa.

## Aplicacións 
En 1985, Shimizu Construction desenvolveu un biorreactor que utiliza *Methanosarcina* para tratar a auga residual procedente de plantas de procesamento de alimentos e fábricas de papel. A auga introdúcese no reactor onde os microbios degradan as partículas de residuos. O metano producido polos microorganismos utilízase despois como fonte de enerxía para o biorreactor, facendo que funcione de forma barata. En probas realizadas, *Methanosarcina* reducía a concentración de lixo de 5.000–10.000 partes por millón (ppm) a 80–100 ppm. Era necesario un tratamento ulterior para acabar co proceso de limpeza. Segundo un informe de 1994 publicado en *Chemistry and Industry*, os biorreactores que utilizaban a dixestión anaeróbica feita por *Methanothrix soehngenii* ou *Methanosarcina* producían menos lodos como subproduto que outros sistemas aeróbicos similares. Os reactores de *Methanosarcina* traballan a temperaturas entre 35 e 55&nbsp;°C e pHs entre 6,5 e 7,5.

As capacidades de *Methanosarcina* para producir metano foron utilizadas máis amplamente como fonte de enerxía. En 2010, investigadores da Universidade de Arkansas empalmaron un xene en *M. acetivorans* que lle permitía degradar ésteres, o que podería permitir converter máis eficientemente a biomasa en gas metano para a produción de enerxía. En 2011, demostrouse que a maioría do metano producido durante a descomposición en vertedoiros de lixo procede do xerado por *M. barkeri*. Este microbio pode sobrevivir en ambientes de baixos pHs e consome ácidos, o que eleva o pH e permite que prospere unha maior variedade de seres vivos.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Ligazóns externas 
* Putting Life's Puzzle Together de Astrobiology Magazine (17 de maio de 2006)
* *Methanosarcina* de The Microbial Biorealm en Kenyon College 
* Análise comparativa dos xenomas de *Methanosarcina* (no sistema IMG do DOE)
* *Methanosarcina* Genome Projects (de base de datos xenómica en liña)