Um estudo genômico de bactérias produtoras de hidrogênio revelou grupos de genes totalmente novos capazes de produzir grandes volumes de hidrogênio.
Vibrionaceae são uma família de bactérias marinhas famosas por sua bioluminescência, mas também notórias por incluir o patógeno da cólera entre seu número. Vibrionaceae não foram sujeitos atraentes na produção de biocombustíveis, mas outra característica única da família – sua capacidade de gerar grandes volumes de gás de hidrogênio, quebrando uma substância chamada formato em dióxido de carbono e hidrogênio através da fermentação – agora emergiu como uma solução potencial para a energia verde.
Agora, uma equipe incluindo o professor Tomoo Sawabe na Faculdade de Ciências da Pesca, Universidade de Hokkaido; Ramesh Kumar Natarajan no Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Interdisciplinar, Índia; e Fabiano Thompson, da Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brasil, usaram sequenciamento de genoma para investigar o mecanismo por trás desse feito bioquímico. Suas descobertas foram publicadas na revista Microbiologia atual.
Os pesquisadores examinaram todas as 16 espécies conhecidas de Vibrionaceaeque são frequentemente encontrados em relações simbióticas com animais profundos. Eles se concentraram na sequência e estrutura do cluster do gene do tipo Hyf do tipo hidrogenia (FHL). A enzima hidrogenase deste cluster de genes catalisa a quebra do formato em hidrogênio e dióxido de carbono. Este complexo também é encontrado em Escherichia colioutra bactéria que pode gerar hidrogênio através da fermentação, embora em quantidades muito menores do que Vibrionaceae.
“Essas análises revelam diversidade inesperada de aglomerados de genes FHL e relações entre aglomerados de genes e função na capacidade de produção de hidrogênio”, explica Sawabe.
A equipe descobriu dois novos tipos de aglomerados de genes FHL entre Vibrionaceaetrazendo o número complete de aglomerados de genes FHL nessas bactérias para seis. Eles sugerem que essa diversidade na estrutura do cluster é o resultado da especiação entre os Vibrionaceae À medida que eles se adaptaram e evoluíram para ocupar uma série de nichos ecológicos.
O estudo também encontrou diferenças na fermentação e produção de hidrogênio associadas aos diferentes grupos de genes FHL. Vibrio Tritoniusuma espécie marinha, e Vibrio porteresiaeencontrado em arroz selvagem que habita manguezais, mostrou os níveis mais altos de produção de hidrogênio, enquanto Vibrio Aerogenes e Vibrio Mangrovi mostrou o mais baixo.
Houve uma correlação entre os níveis de produção de hidrogênio e o quão bem as bactérias foram capazes de recuperar a formato de volta para suas células. “Esses genótipos fortalecem o metabolismo formam como um possível fator -chave na manutenção da produção fermentativa de hidrogênio em grupos específicos de vibrios”, concluiu Sawabe.
Os achados apóiam a proposta dos pesquisadores de que algumas espécies foram levadas a evoluir a maior produção de hidrogênio devido à sua necessidade de desintoxicar o formato do meio ambiente – o que eles chamam de hipótese de desintoxicação de formato. Os resultados também podem lançar luz sobre a evolução da fermentação de hidrogênio em outras espécies bacterianas, como E. coli.
