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La búsqueda de fuentes de energía amigables con el ambiente continua su expansión, ahora con el descubrimiento de la enzima Huc presente en bacterias comunes. Resulta que esta proteína recientemente identificada tiene la capacidad de transformar el aire en electricidad.
Al escuchar la palabra bacterias, es normal pensar en enfermedades, suciedad y problemas, pero; este grupo en específico posee un enfoque más sorprendente que maligno. Con capacidades envidiables como las de autovacunarse, comer plástico y sobrevivir en condiciones extremas como las que hay en el espacio.
El equipo tras el descubrimiento de esta increíble enzima transformadora
Mycobacterium smegmatis es el nombre de la bacteria tipo bacilo de la investigación; esta bacteria fue identificada por primera vez en 1884 en una muestra de chancro sifilítico. Con una proteina especial (la enzima Huc) capaz de crear energía a partir del aire ambiental, incluso en condiciones adversas como el calor de volcanes o el frío de los polos.
Hasta ahora se desconocía el mecanismo que las bacterias usaban para generar la energía; por lo que un grupo de científicos australianos comenzaron una investigación para entender tal mecanismo. Según los investigadores, esta es la base para crear baterías naturales que produzcan energía sostenible.
Los investigadores Rhys Grinter, Ashleigh Kropp y Chris Greening, dirigen el estudio de la enzima Huc. El estudio se llevó a cabo en el Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash en Melbourne (Australia). El equipo logró evidenciar la capacidad que tienen algunas bacterias para tomar el hidrógeno del aire en lugares pobres de nutrientes y convertirlo en energía eléctrica. A modo de respiración se genera el proceso que ayuda a estos microorganismos a sobrevivir en ambientes hostiles.
“Ya teníamos previo conocimiento de que muchas bacterias usan trazas de hidrógeno que hay en el aire para obtener energía que contribuye en su desarrollo. Una cualidad que pueden manifestar también en ambientes inóspitos como suelos volcánicos o polares, e incluso en las profundidades oceánicas tomando el hidrógeno del agua”, explicó Chris Greening. “Lo que no sabíamos con exactitud es cómo pueden realizar tal hazaña”.
¿Comó actua la enzima Huc en la transformación de energía?
El estudio está centrado específicamente en la enzima Huc de la bacteia Mycobacterium smegmatis, esta enzima toma el hidrógeno molecular H2 y lo transforma en una corriente eléctrica. El investigador Rhys Grinter destacó que “La eficiencia que posee esta enzima para realizar tal transformación es muy alta”.
“Huc se distingue sobre otras enzimas y catalizadores químicos conocidos, porque su consumo de hidrógeno está por debajo de los niveles atmosféricos en cuanto al proceso energético. Consumiendo apenas un 0,00005 % del aire atmosférico que respiramos”, explicó Grinter.
Para determinar el modelo molecular de la oxidación del hidrógeno gas, los investigadores emplearon diversos métodos. Mediante microscopía electrónica criogénica (cryo-EM) el equipo buscó determinar la estructura atómica y vías eléctricas; en este proceso fueron superados los límites ya establecidos para la producción de la estructura enzimática deseada.
Los investigadores usaron también la electroquímica en las muestras de estudio. Con esta técnica pudieron probar que la enzima purificada incluso en concentraciones mínimas de hidrógeno, será capaz de crear electricidad.
Otro aspecto relevante que se pudo determinar en el laboratorio es la posibilidad de almacenar Huc purificado por largos períodos de tiempo. “La enzima Huc es increíblemente estable. Se puede congelar o calentar hasta los 80 °C y conservará su capacidad de producir energía”, explicó Ashleigh Kropp. Además destacó que “tal capacidad le permite a su bacteria portadora sobrevivir en condiciones extremadamente hostiles para los organismos normales”.
La enzima Huc puede verse como una especie de ‘batería natural’ capaz de producir electricidad a partir del aire, como una fuente de energía sostenible. Aunque estamos en una etapa inicial del verdadero potencial que puede ofrecernos esta poderosa enzima. Según los autores del estudio, “Huc puede implementarse inicialmente en dispositivos pequeños como alternativa a los impulsados por energía solar”.
Posibilidades de cultivo para la enzima Huc
Luego de toda la descripción sobre esta increíble proteína surge la pregunta: ¿cómo se puede aumentar el cultivo de la enzima Huc? Pues los autores mencionan que esta asombrosa enzima se pude obtener de otras bacterias a parte de la Mycobacterium smegmatis donde fue encontrada.
Hay enzimas muy similares a la enzima Huc en otras bacterias comunes, así que se es posible un cultivo a gran escala. “En pocas palabras tenemos un acceso seguro a la enzima como fuente de energía sostenible”, señalaron los autores.
Para finalizar, el investigador Grinter agregó que “cuando logremos producir la enzima en grandes cantidades, no habrá límites para su implementación como fuente de energía eléctrica. Con un mecanismo de producción totalmente amigable con el medio ambiente”. Pero claro esta es una visión a futuro y aún queda un largo camino para su consolidación.