Gas metano

Per decenni gli scienziati hanno saputo che i vulcani, il gas racchiuso nei ghiacci artici e gli incendi boschivi sono fonti abiotiche di metano, in cui il gas si forma in modo non biochimico. I microrganismi erano considerati l'unica fonte biotica che produce metano senza ossigeno. Negli ultimi anni, Frank Keppler e il suo team hanno scoperto che piante, funghi e anche mammiferi emettono metano nell'aria. I ricercatori stanno attualmente studiando se si tratta di un processo biotico, cioè catalizzato da enzimi, o abiotico, e quindi puramente chimico. Ora abbiamo stabilito che l'idrocarburo nelle piante si forma dall'aminoacido metionina.

Le tracce di metano nell'atmosfera sono piccole ma hanno un grande impatto sul clima. Dopo tutto, il suo effetto serra è 25 volte superiore a quello dell'anidride carbonica. Ciò significa che anche altre fonti di metano sono importanti per la comprensione del clima.

La metionina etichettata rivela il metano della pianta fonte

Per scoprire la fonte del metano, Keppler dell'Istituto Max Planck per la Chimica di Mainz e dell'Università di Heidelberg e i suoi colleghi hanno adottato due approcci. In primo luogo, hanno infiltrato foglie di piante di tabacco con metionina appositamente etichettata e hanno lasciato che i germogli crescessero su un terreno di coltura con la metionina preparata in ulteriori esperimenti. L'amminoacido con il gruppo metilico, che gli scienziati ritenevano potesse essere un precursore del metano, ha ricevuto una quantità particolarmente elevata di carbonio-13. Questo isotopo pesante del carbonio può essere utilizzato per la produzione di metano. Questo isotopo pesante del carbonio può essere chiaramente differenziato dal normale carbonio-12 in analisi appropriate. "Abbiamo poi trovato l'atomo di carbonio etichettato nel metano emesso dal piante", afferma Frank Keppler.

I ricercatori hanno condotto esperimenti in provetta, in una soluzione acquosa - uno scenario realistico, dato che la maggior parte delle cellule vegetali è costituita da acqua. Hanno combinato diverse sostanze metilate, che contengono un gruppo metile derivato dal metano, come ad esempio la metionina, il dimetilsolfossido o la lecitina, con ioni di ferro, acido ascorbico e perossido di idrogeno. Questi ultimi sono anche responsabili dell'incorporazione o della rimozione di gruppi metilici in altre molecole in piante, funghi e animali. Negli esperimenti il metano si è formato a partire dalla metionina e da alcune altre sostanze contenenti zolfo che, tuttavia, non si trovano nelle piante; ciò è avvenuto per via abiotica, cioè senza l'aggiunta biochimica di enzimi.

"A quanto pare il collegamento del gruppo metilico con un altro atomo di zolfo è un prerequisito per questo", spiega Frank Keppler. Frank Keppler. "Il metano è stato prodotto in quantità degne di nota solo in tali sostanze. sostanze di questo tipo". L'idrocarburo è stato anche scisso sotto forma di dimetil-solfossido. solfossido. "Nelle piante non ha alcun ruolo, ma nelle alghe potrebbe essere un importante precursore chimico. potrebbe essere un importante precursore chimico da cui viene emesso il metano", afferma Keppler. afferma Keppler. "Questa scoperta potrebbe essere di grande aiuto per spiegare il paradosso del metano. paradosso metano-oceano". Una quantità considerevole di metano viene emessa dagli dagli oceani del mondo, anche se questi ultimi hanno un elevato contenuto di ossigeno. I biologi non riescono a spiegarlo se accettano il presupposto che i microrganismi producano metano solo in assenza di ossigeno.

Il metano, una coincidenza o un prodotto di scarto?

"Non abbiamo ancora dimostrato se il meccanismo abiotico abiotico che abbiamo osservato in provetta funziona davvero in questo modo anche nelle piante", afferma Frank Keppler. "Questo è ciò che vogliamo scoprire nel lavoro futuro". Identificando la metionina come precursore chimico di gas serra, hanno già fatto il primo passo. Al momento, inoltre, non è ancora poco chiaro se il metano si formi nelle piante per coincidenza, come risultato dell'incontro delle sostanze necessarie nelle loro cellule in quel particolare momento. momento. Oppure se si tratta di un prodotto di scarto, per così dire, di una reazione di cui gli altri prodotti sono importanti per il metabolismo. altri prodotti sono importanti per il metabolismo delle piante.

Non è ancora possibile valutare le quantità di metano emesse dalle fonti che Frank Keppler e i suoi colleghi hanno trovato nelle piante, nei funghi e forse anche negli animali. Di conseguenza, non è ancora chiaro il ruolo di queste fonti. emissioni di metano per quanto riguarda il clima. I ricercatori saranno in grado di presentare prognosi affidabili in merito solo quando avranno trovato e compreso tutte le fonti di metano finora sconosciute, quando sapranno quali fattori, come ad esempio le radiazioni UV o il contenuto di ossigeno nell'ambiente, influiscono sull'emissione di metano. metano. È proprio su questo che stanno lavorando i ricercatori guidati da Frank Keppler.

Fonte: Dr. Susanne Benner, Società Max Planck