Los investigadores han desvelado una serie de mecanismos que permiten a determinados microorganismos, como por ejemplo bacterias, utilizar las fuentes de energía atmosférica como sustratos confiables para la producción y conservación de energía durante períodos de falta de nutrientes, haciendo posible la continuidad de los procesos vitales.
Un equipo interdisciplinario de la Universidad de Berna, en Suiza, junto a colaboradores de Australia y Nueva Zelanda, ha logrado recrear en el laboratorio un proceso que permite a ciertos microorganismos obtener energía directamente de componentes presentes en el aire. Este experimento confirma por primera vez que las bacterias pueden sobrevivir exclusivamente gracias al hidrógeno atmosférico, sin depender de la luz solar ni de nutrientes convencionales, y abre la puerta a nuevos caminos para la generación de energía sostenible.
Vivir del aire
El hidrógeno atmosférico existe en concentraciones minúsculas, apenas 0,00005% del aire: sin embargo, su nivel se mantiene casi constante a pesar de los 70 millones de toneladas que se producen anualmente por procesos químicos y actividades humanas. La clave de esta estabilidad reside en el consumo continuo de hidrógeno por bacterias del suelo, que utilizan este gas como sustrato energético.
En condiciones de laboratorio, los científicos construyeron una cadena respiratoria sintética mínima, ensamblando tres enzimas esenciales: una hidrogenasa para capturar moléculas de hidrógeno, una bomba de protones para generar un gradiente electroquímico y una nanoturbina para sintetizar ATP. Estas proteínas fueron incrustadas en una membrana lipídica artificial, logrando controlar la dirección del flujo de protones y almacenar la energía liberada en forma de ATP, que es el “combustible» celular por excelencia.
En un estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), los especialistas explican que a diferencia de la reacción clásica de combinación de hidrógeno y oxígeno que libera la energía en forma de calor, el proceso biológico está estrictamente catalizado por enzimas y se divide en pasos, que conservan la energía en ATP.
Aunque la velocidad de producción de ATP a concentraciones atmosféricas de hidrógeno es lenta, resulta suficiente para mantener vivas a las bacterias en periodos prolongados de escasez de nutrientes, o en ambientes extremos como el desierto antártico, donde faltan moléculas orgánicas básicas.
Aplicaciones en múltiples campos
Este hallazgo no solo explica por qué la concentración de hidrógeno se mantiene estable en la atmósfera, sino que también sugiere que otros gases, como el monóxido de carbono o el metano, podrían cumplir funciones similares en distintos microorganismos.
En consecuencia, el experimento proporciona la demostración práctica en torno a que la vida más minúscula puede «alimentarse» del aire, al extraer energía de procesos invisibles a simple vista, un concepto fascinante para la microbiología y la bioenergética moderna.
Referencia
ATP synthesis driven by atmospheric hydrogen concentrations. Sarah Soom et al. PNAS (2025). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2506353122
Por otro lado, como el único subproducto de la reacción de hidrógeno con oxígeno es agua, este mecanismo en una de las formas más limpias de generación energética, comparable a la energía solar. Según una nota de prensa, los investigadores creen que, mediante técnicas de fotoelectrólisis para incrementar la disponibilidad de hidrógeno, podría multiplicarse la tasa de síntesis de ATP, estableciendo nuevos estándares en biología sintética para producción continua de energía a nivel molecular o a escala industrial.
Si bien quedan preguntas abiertas y oportunidades de optimización de la cadena que permite la producción de energía a través del aire, el trabajo sienta las bases para aplicaciones que van desde la producción de fármacos asistida por enzimas hasta modelos que exploren el origen de la vida, pasando por supuesto por la generación energética. El siguiente paso de los científicos será mejorar la eficiencia del sistema y evaluar su escalabilidad.
