Metanótrofo

Os metanótrofos (ás veces chamados metanófilos) son procariotas que son capaces de metabolizar metano como única fonte de carbono e enerxía, o que se denomina metanotrofia. Estes microorganismos poden crecer aeróbica ou anaerobicamente e requiren compostos dun só carbono para vivir. En condicións aeróbicas, combinan oxíxeno e metano para formar formaldehido, o cal despois incorporan a moléculas orgánicas pola vía da serina ou pola vía da ribulosa monofosfato (RuMP). Os metanótrofos de tipo I pertencen ás Gammaproteobacteria e utilizan a vía da RuMP para asimilar o carbono. Os metanótrofos de tipo II pertencen ás Alphaproteobacteria e utilizan a vía da serina para a asimilación do carbono. Teñen tamén caracteristicamente un sistema de membranas internas no cal se produce a oxidación do metano. Os metanótrofos viven principalmente nos solos, e son especialmente comúns en ambientes próximos a zonas de produción de metano. Os seus posibles hábitat inclúen os océanos, barro, pantanos, ambientes subterráneos, solos, campos de arroz e vertedoiros de residuos. Son de especial interese para os investigadores que estudan o quecemento global, xa que son significativos no balance global do metano.
A capacidade que teñen os metanótrofos de detoxificar algúns contaminantes ambientais como os hidrocarburos clorados fixo deles modelos atractivos para os procesos de biorremediación. Igualmente, o metano é un potencial gas de efecto invernadoiro, moito máis potente que o dióxido de carbono. Por tanto, os metanótrofos xogan un papel principal na redución da liberación de metano á atmosfera en ambientes como os campos de arroz, vertedoiros, e terreos pantanosos onde a produción de metano é relativamente alta.
Os metanótrofos divídense en varios grupos segundo o método que utilicen para a fixación do formaldehido e a estrutura das súas membranas. Entre eles están as Methylococcaceae e as Methylocystaceae. Aínda que ambos os dous grupos son proteobacterias, pertencen a distintas subclases. Outras especies de metanótrofos encóntranse entre os Verrucomicrobia.
A metanotrofia é un caso especial de metilotrofía, que usa compostos dun só carbono máis reducidos que o dióxido de carbono. Porén, algúns metilótrofos poden tamén usar compostos de varios carbonos, o que os diferencia dos metanótrofos que son xeralmente organismos esixentes que oxidan o metano ou o metanol. Os únicos metanótrofos facultativos illados ata agora son membros dos xéneros Methylocella e Methylocystis.
En termos funcionais, os metanótrofos considéranse bacterias que oxidan metano, pero non todas as bacterias que oxidan metano son metanótrofos dos solos, polo que estas bacterias se dividen en catro subgrupos: dous grupos de bacterias que asimilan o metano (MAB), que son os metanótrofos por antonomasia, e dous grupos de bacterias que oxidan o amoníaco autótrofas (AAOB).
Os metanótrofos oxidan metano comezando primeiro pola redución dun átomo de oxíxeno a H2O2 e a transformación do metano en CH3OH (metanol) utilizando os encimas metano monooxixenases (MMOs). Ademais, illáronse dous tipos de MMO dos metanótrofos: as metano monooxixenases solubles (sMMO) e as metano oxixenases particuladas (pMMO). As células que conteñen pMMO teñen maiores capacidades de crecemento e maior afinidade polo metano que as que conteñen sMMO. Sospéitase que os ións de cobre poden xogar un papel chave tanto na regulación coma na catálise encimática das pMMO, o que limita ás células con pMMO a vivir en ambientes máis ricos en cobre que as células que producen sMMO.
Investigacións feitas en ambientes mariños revelaron que o metano pode ser oxidado anaerobicamente por consorcios de arqueas que oxidan metano e bacterias que reducen sulfato (estes dous organismos deben colaborar). A oxidación anaeróbica do metano ocorre principalmente en sedimentos mariños anóxicos. O mecanismo exacto da oxidación do metano en condicións anaeróbicas aínda se debate, pero a teoría máis amplamente aceptada é que as arqueas usan a vía da metanoxénese inversa para producir dióxido de carbono e outra substancia descoñecida. Este intermediario descoñecido é utilizado despois polas bacterias que reducen o sulfato para obter enerxía da redución do sulfato a sulfuro de hidróxeno. Os metanótrofos anaerobios non están relacionados cos metanótrofos aeróbicos coñecidos; os organismos cultivados máis próximos aos metanótrofos anaeróbicos son os metanóxenos da orde Methanosarcinales.
Recentemente, identificouse unha nova bacteria chamada Candidatus Methylomirabilis oxyfera que pode acoplar a oxidación anaeróbica do metano á redución de nitrito sen necesidade de ter un socio sintrófico. Baseándose nos estudos de Ettwig et al. , crese que M. oxyfera oxida metano anaerobicamente utilizando o oxíxeno producido internamente a partir da dismutación do óxido nítrico nos gases nitróxeno e oxíxeno.