Bacterias “respiran” electricidad para generar energía- un nuevo estudio revela que E. coli puede sobrevivir sin oxígeno expulsando electrones al exterior. Este proceso de “respiración eléctrica” abre posibilidades en energía limpia, biosensores y biotecnología avanzada.
Bacterias que respiran electricidad: un metabolismo inesperado
En ambientes donde el oxígeno es escaso —como el intestino humano o sedimentos profundos— algunas bacterias han desarrollado una estrategia sorprendente para sobrevivir: expulsan electrones al exterior como si fueran pequeñas pilas vivas.
Este fenómeno, conocido como transferencia extracelular de electrones (EET), ya había sido observado en microbios especializados. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en Cell confirma algo inesperado: la bacteria Escherichia coli, común en biotecnología y en nuestro organismo, también puede “respirar” electricidad.
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El papel de la molécula HNQ: el mensajero eléctrico
Los científicos descubrieron que E. coli utiliza una molécula llamada HNQ (2-hidroxi-1,4-naftoquinona) para enviar electrones hacia el exterior de la célula, en ausencia total de oxígeno.
En laboratorio, los investigadores colocaron las bacterias sobre superficies conductoras y observaron cómo generaban corriente eléctrica al oxidar compuestos como glicerol o piruvato. La HNQ actúa como un “cable” molecular que transfiere electrones a un electrodo externo.
NADH y la enzima NfsB: las claves del proceso
Para descifrar cómo funciona este metabolismo, el equipo investigó qué moléculas estaban aportando los electrones.
Los resultados mostraron que:
- La principal fuente de electrones es el NADH, una molécula central del metabolismo energético.
- La enzima fundamental en la transferencia es NfsB, una nitroreductasa que reduce la HNQ usando NADH.
- Cuando los científicos eliminaron NfsB mediante ingeniería genética, la “respiración eléctrica” desapareció casi por completo. Al reintroducirla, el metabolismo volvió a activarse.
Más eficiente que la fermentación: energía sin subproductos tóxicos
El estudio también comparó esta vía eléctrica con la fermentativa, el mecanismo clásico de las bacterias que viven sin oxígeno.
Los modelos computacionales revelaron que la respiración eléctrica:
- Produce más ATP (energía útil)
- Libera acetato, un subproducto menos tóxico
- Requiere menos enzimas y proteínas de estrés
- Optimiza los recursos celulares
En otras palabras, esta vía podría ser más eficiente que la fermentación tradicional, algo revolucionario para la biotecnología.
La adaptación bacteriana al metabolismo eléctrico
Una parte del estudio fue particularmente llamativa: una cepa llamada FermNull, incapaz de crecer sin oxígeno, fue expuesta a un ambiente anaeróbico con HNQ. Al principio no creció. Pero tras 40 horas, comenzó a producir corriente y a multiplicarse.
La nueva cepa adaptada —bautizada FN0—:
- Generó 55 veces más corriente que la original
- Consumió más glucosa
- Creció más rápido
- Mostró cambios en genes relacionados con transporte de membrana, ciclo de Krebs y metabolismo de aminoácidos
Esto sugiere que las bacterias pueden reprogramar su metabolismo para convertirse en organismos “electro-respiradores”.