Los metanógenos son microorganismos que producen metano como subproducto metabólico en condiciones hipóxicas . Son procariotas y pertenecen al dominio Archaea . Son comunes en los humedales , donde son responsables del gas de las marismas , y en el tracto digestivo de animales como los rumiantes y muchos humanos , donde son responsables del contenido de metano de los eructos en los rumiantes y de las flatulencias en los humanos. [1] En sedimentos marinos , la producción biológica de metano, también denominada metanogénesis , generalmente se limita a donde se agotan los sulfatos , debajo de las capas superiores. [2] Además, las poblaciones de arqueas metanogénicas desempeñan un papel indispensable en los tratamientos anaeróbicos de aguas residuales. [3] Otros son extremófilos , que se encuentran en entornos como fuentes termales y respiraderos hidrotermales submarinos , así como en la roca "sólida" de la corteza terrestre, a kilómetros por debajo de la superficie.
Los metanógenos son cocoides (forma esférica) o bacilos (forma de varilla). Hay más de 50 especies descritas de metanógenos, que no forman un grupo monofilético (ya que las haloarchaea emergieron de su interior), aunque todos los metanógenos conocidos pertenecen a Euryarchaeota . En su mayoría son organismos anaeróbicos que no pueden funcionar en condiciones aeróbicas, pero recientemente se ha identificado una especie ( Candidatus Methanothrix paradoxum ) que puede funcionar en micrositios anóxicos dentro de ambientes aeróbicos. Son muy sensibles a la presencia de oxígeno incluso a nivel de trazas. Por lo general, no pueden soportar el estrés por oxígeno durante un tiempo prolongado. Sin embargo, Methanosarcina barkeries excepcional por poseer una enzima superóxido dismutasa (SOD) y puede sobrevivir más tiempo que los demás en presencia de O 2 . [4] [5] Algunos metanógenos, llamados hidrogenotróficos , usan dióxido de carbono (CO 2 ) como fuente de carbono e hidrógeno como agente reductor .
La reducción de dióxido de carbono en metano en presencia de hidrógeno se puede expresar de la siguiente manera:
Parte del CO 2 reacciona con el hidrógeno para producir metano, que crea un gradiente electroquímico a través de la membrana celular, que se utiliza para generar ATP a través de la quimiosmosis . Por el contrario, las plantas y las algas utilizan el agua como agente reductor .
Los metanógenos carecen de peptidoglicano , un polímero que se encuentra en las paredes celulares de las bacterias pero no en las de las arqueas. Algunos metanógenos tienen una pared celular compuesta de pseudopeptidoglicano . Otros metanógenos no lo tienen, pero tienen al menos una matriz paracristalina (capa S) compuesta de proteínas que encajan como un rompecabezas . [6]
Los metanógenos desempeñan un papel ecológico vital en los entornos anaeróbicos al eliminar el exceso de hidrógeno y los productos de fermentación que han sido producidos por otras formas de respiración anaeróbica . Los metanógenos suelen prosperar en entornos en los que se han agotado todos los aceptores de electrones distintos del CO 2 (como el oxígeno , el nitrato , el hierro férrico (Fe (III)) y el sulfato ). En rocas basálticas profundas cerca de las dorsales oceánicas , pueden obtener su hidrógeno de la reacción de serpentinización del olivino como se observa en elcampo hidrotermal de Ciudad Perdida .