Las bacterias y las algas actúan como biocatalizadores para la deposición de materias primas en aguas profundas

El fondo marino está lleno de materias primas que podrían ser muy importantes en el futuro: el manganeso y el hierro, pero también elementos más raros y preciosos como el cobalto, el cobre, el zinc y el níquel, están presentes en grandes cantidades en forma de minerales de las profundidades marinas. nódulos y costras. Las deposiciones de dichos materiales a partir del agua de mar y los sedimentos son el resultado de un proceso conocido como biomineralización. Microorganismos como bacterias y algas contribuyen a este proceso de acumulación de nódulos y costras y catalizan la acumulación de metales, como lo ha demostrado una nueva investigación del Instituto de Química Fisiológica y Patobioquímica de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz. Los científicos creen que los nuevos hallazgos podrían contribuir a un uso sostenible y respetuoso con el medio ambiente de valiosos recursos naturales marinos. La competencia por los recursos del fondo marino ya ha comenzado; Los países industrializados ya han hecho valer sus derechos y han delimitado regiones con grandes reservas de materias primas. 'Ésta es una fuente potencial de conflicto internacional', considera el profesor Werner Müller de la Universidad de Mainz. Una vez que comprendamos exactamente cómo se crean los nódulos y las costras de las profundidades marinas, tal vez en un futuro no muy lejano estemos en condiciones de desarrollar cepas de microorganismos que podrían 'cultivar' muy específicamente importantes materias primas para nosotros. Müller investiga el mundo submarino desde hace más de 30 años y está considerado un pionero en la investigación de esponjas en Alemania. Pero los intereses del cualificado biólogo molecular no se limitan a las esponjas, que considera que ofrecen una fuente prácticamente inagotable de materias primas, desde sustancias bioactivas para uso médico hasta silicatos para vías ópticas. Para él, las bacterias y las algas también son auténticos pequeños magos. Los nódulos de manganeso se forman en el fondo del mar a profundidades de 4.000 a 5.000 metros. En los últimos 10 millones de años aproximadamente, se han acumulado unos 300 mil millones de toneladas de manganeso en forma de nódulos. 'Esto es sorprendente si se tiene en cuenta que la concentración de manganeso en el agua de mar es extremadamente pequeña', afirma Müller. Además de manganeso, los nódulos (que se parecen a los tubérculos de patata) también contienen hierro y metales pesados ​​no ferrosos que se acumulan en capas. Una vez que se ha formado una pequeña biosemilla, los iones metálicos se adhieren continuamente a la capa exterior. En colaboración con científicos chinos, principalmente el profesor Dr. XH Wang, Müller ha descubierto qué desencadena este proceso. Según sus hallazgos, las biosemillas son bacterias que tienen una capa proteica adicional, conocida como capa S, en su membrana exterior. 'El estrato más externo de la capa S es una matriz orgánica ideal que no sólo protege a los microorganismos contra los efectos nocivos del medio ambiente, sino que también facilita la deposición de minerales.' Müller y sus socios de investigación han encontrado cadenas completas de bacterias con capas S en nódulos de manganeso que sirvieron de base para la síntesis de los biomateriales. 'Una vez que la capa primaria está presente, la autocatálisis toma el control y el material completa el proceso por sí mismo'. En el caso de las cortezas de aguas profundas, un alga unicelular, en lugar de una bacteria, proporciona la biosemilla. Las cortezas de las profundidades marinas, también llamadas cortezas de manganeso o cobalto, se encuentran a profundidades de entre 800 y 2.400 metros y también contienen cantidades significativas de valiosas materias primas. Son creados por cocolitofóridos, una forma de algas blindadas que están completamente encerradas en una capa protectora de carbonato de calcio. Estas algas viven a una profundidad de unos 100 metros. Cuando mueren, sus capas protectoras caen a niveles más profundos donde se forman enlaces con iones de manganeso mediante transformación química. 'Quizás podamos utilizar la naturaleza como modelo, de modo que en el futuro también podamos aprovechar las algas y bacterias para extraer manganeso y otros metales del entorno marino', explica Müller. Esto podría ayudar a desactivar posibles conflictos futuros por los recursos y contribuir a la producción sostenible, sin dañar el medio ambiente de las profundidades marinas.