¿Por qué los humanos no pueden metabolizar los hidrocarburos?

No estoy familiarizado con el estado actual de la investigación sobre esto, pero creo que nosotros (es decir, la mayoría de los eucariotas) no podemos metabolizar los hidrocarburos porque los (1) beneficios a nivel celular no valen el costo y (2) incluso si no hay costo, los beneficios casi nunca aparecen.

¿Por qué? Usaré los metanótrofos como ejemplo.

Muchos organismos que usan hidrocarburos como fuentes de electrones, o que tienen la capacidad de hacerlo, todavía existen. Metabólicamente, sin embargo, es bastante costoso retener la capacidad de digerir hidrocarburos. Además de las suites de máquinas biomoleculares utilizadas, en algunos casos (metanótrofos tipo II) requiere el mantenimiento de estructuras celulares especializadas donde los hidrocarburos como el metano pueden oxidarse. Ese es un nivel bastante alto de inversión para mantener, y tiene que ir acompañado de beneficios acordes para el organismo.

Para los metanótrofos, esta inversión celular está justificada, porque se especializan en un ambiente rico en metano o son generalistas que encuentran útiles las fuentes de metano.

Para los humanos y la mayoría de otros eucariotas, la inversión no está justificada. Es costoso retener la capacidad de digerir metano u otros hidrocarburos. Los seres humanos o ancestros humanos que adquirieron el rasgo prácticamente no tendrían ninguna adición a la aptitud evolutiva, y, de hecho, en realidad recibirían un golpe debido a que sus células producirían proteínas inútiles. Si algún ancestro humano tuviera el rasgo antes, habría sido evolutivamente ventajoso descartar el momento en que ya no encontramos hidrocarburos para descomponer en abundancia. Existen casos documentados de cepas de bacteria reincidentes, por ejemplo, que en algún momento adquirieron capacidad metanotrófica y luego la abandonaron por esa misma razón.

Y dejemos por un momento toda discusión sobre los costos y hablemos sobre la capacidad de mejora de la aptitud de la digestión de hidrocarburos para los humanos. Al igual que con cualquier rasgo, debes preguntarte una cosa: ¿cuál es el beneficio? Los organismos vivos tienen la capacidad de digerir gas de hidrógeno, monóxido de carbono, hidrocarburos, sulfuro de hidrógeno, proteínas, azúcares y muchas otras cosas, pero muy raramente todas estas cosas a la vez, porque la mayoría de los organismos simplemente no obtienen ningún beneficio de Algunos. ¿Dónde están las fuentes de hidrocarburos que los humanos podrían comer para justificar la retención de ese rasgo, desde una perspectiva de aptitud evolutiva para toda la población? ¿Cuánto tiempo podría permanecer como un rasgo vestigial retenido y latente, teniendo en cuenta que prácticamente ningún linaje animal lo necesitó alguna vez? Tarde o temprano, se descartaría como innecesario.

Podemos metabolizar los hidrocarburos, pero se los trata como toxinas, xenobióticos, para eliminarlos del cuerpo, no como fuente de energía. Ver el enlace sobre las enzimas cyt P450.

Josh Velson argumenta que sería ineficiente desde el punto de vista energético para nosotros metabolizar hidrocarburos. Utiliza la oxidación de metano como ejemplo, pero el metano es único. Un mejor ejemplo podría ser cualquier hidrocarburo con al menos dos átomos de carbono.

Aquí hay una ruta hipotética para la oxidación de n-hexano, usando enzimas que tenemos:

  1. n-hexano → 1-hexanol, utilizando el sistema cyt P450
  2. 1-hexanol → ácido hexanoico, usando alcohol deshidrogenasa y aldehído deshidrogenasa
  3. transporte de ácido hexanoico a la matriz mitocondrial a través del transportador de carboxilato
  4. Ácido hexanoico → hexanoil CoA, usando acil CoA sintasa
  5. hexanoil CoA → 3 Acetil CoA, a través de la vía de beta-oxidación
  6. acetil CoA → ciclo TCA y oxfos para competir con la oxidación.

El rendimiento neto de ATP es de aproximadamente 38, más de lo que obtenemos de la oxidación de la glucosa (30-32). Entonces, la eficiencia energética no es la respuesta.

Sin embargo, el hexano no se metaboliza de esa manera. Se convierte a 2,5 dihydroxy hexano por alguna razón, y finalmente se elimina.

Los hidrocarburos son demasiado tóxicos para ser utilizados como alimento. Ekin ha proporcionado un buen artículo sobre la toxicidad de los hidrocarburos. Una razón de su toxicidad es su carácter lipófilo que los hace imposibles de contener, como el etanol. Ellos van espontáneamente a todas partes del cuerpo, incluido el cerebro.

Enzimas del citocromo P450 en el metabolismo de fármacos y toxicología química: una introducción

¿No es sorprendente lo que puede hacer una diferencia estructural “pequeña” en el papel biológico de una molécula? No podemos metabolizar los hidrocarburos porque carecemos de las enzimas degradantes que hacen el trabajo. Estos solo están presentes en las bacterias.

Así que defina los hidrocarburos para mí. Soy estúpido y pensé que los hidrocarburos eran moléculas que contienen hidrógeno, carbono y, a veces, oxígeno. ¿Derecha? ¿De qué están hechas las enzimas? Hidrógeno, carbono y, a veces, oxígeno con un poco de azufre, hierro, potasio, nitrógeno (bueno, más que una pizca de nitrógeno) y una variedad de otros elementos. ¿Cómo es que eso no los convierte en hidrocarburos? Anillos de benceno? ¿Otros grupos alquilo y nitrógeno-oxígeno? Hasta ahora no veo nada que distinga las proteínas y enzimas y muchos otros químicos en el cuerpo humano de los Hidrocarburos.
¿O te refieres a dinosaurios, helechos y cosas descompuestas, recalentadas y aplastadas? Bueno, como han dicho los demás, ¿qué hay para nosotros? Todos los elementos en esos helechos aplastados y cosas están disponibles en formatos más fáciles de desentrañar, como helechos todavía vivos (he oído que los fiddleheads son deliciosos en el momento adecuado del año), o herbívoros vivos o recientemente muertos (cogollo de vaca, ¿alguien?).
Lo siento, todavía soy un poco estúpido acerca de esto. ¿Dónde está la línea divisoria?

El potencial tóxico de los hidrocarburos está directamente relacionado con sus propiedades físicas. Los hidrocarburos son de fácil acceso, como la gasolina, la trementina, el pulimento para muebles, los limpiadores domésticos, los propulsores, el queroseno y otros combustibles.
Aunque los hidrocarburos incluyen todos los compuestos compuestos principalmente de carbono e hidrógeno, los compuestos de interés se derivan del petróleo y la madera.

Puede leer los resultados de este documento Toxicidad de hidrocarburos: una revisión.