El cuerpo humano está poblado por una mayor cantidad de microbios que sus propias células. Estos microbios sobreviven utilizando vías metabólicas que varían drásticamente de las de los humanos.

Arpita Bose, Doctor., de la Universidad de Washington en St. Louis, está interesado en comprender el metabolismo de estos microorganismos ubicuos, y poner ese conocimiento en uso para abordar la crisis energética y otras aplicaciones.

Una de las preguntas de investigación más importantes para su laboratorio consiste en comprender la fotoferrotrofia, o usando luz y electrones de una fuente externa para la fijación de carbono. Gran parte de la fuente de energía que consumen los seres humanos proviene de la fijación de carbono en organismos fototróficos como las plantas. La fijación de carbono implica el uso de energía de la luz para impulsar la producción de azúcares que luego consumimos para obtener energía.

Antes de que Bose comenzara su investigación, Los científicos habían descubierto que algunos microbios interactúan con la electricidad en sus entornos, incluso donando electrones al medio ambiente. Bose planteó la hipótesis de que lo contrario también podría ser cierto y buscó mostrar que algunos organismos también pueden aceptar electrones de óxidos metálicos en sus entornos. Usando una cepa bacteriana llamada Rhodopseudomonas palustris TIE-1 (TIE-1), Bose identificó este proceso llamado captación de electrones extracelulares (EEU).

Después de demostrar que algunos microorganismos pueden absorber electrones de su entorno e identificar una colección de genes que codifican esta capacidad, Bose descubrió que esta capacidad dependía de si también estaba presente una fuente de luz. Sin presencia de luz estos organismos perdieron el 70% de su capacidad para absorber electrones.

Debido a que los organismos que Bose estaba estudiando pueden depender de la luz como fuente de energía, Bose planteó la hipótesis de que esta dependencia de la luz para la absorción de electrones podría significar una función de los electrones en la fotosíntesis. Con estudios posteriores, El equipo de Bose descubrió que estos electrones que tomaban los microorganismos entraban en su fotosistema.

Para mostrar que los electrones desempeñaban un papel en la fijación de carbono, Bose y su equipo observaron la actividad de una enzima llamada RuBisCo, que juega un papel integral en la conversión de dióxido de carbono en azúcares que se pueden descomponer para obtener energía. Descubrieron que RuBisCo se expresaba con más fuerza y ​​se activaba cuando ocurría EEU, y eso, sin RuBisCo presente, estos organismos perdieron su capacidad para absorber electrones. Este hallazgo sugiere que organismos como TIE-1 son capaces de absorber electrones de su entorno y utilizarlos junto con la energía luminosa para sintetizar moléculas para fuentes de energía.

Además de ampliar nuestra comprensión de la gran diversidad de metabolismos, La investigación de Bose tiene profundas implicaciones en la sostenibilidad. Estos microbios tienen el potencial de desempeñar un papel integral en la generación de energía limpia.