Encuentran un tipo de alga que absorbe el nitrógeno atmosférico.

En una investigación reciente presentada en la revista Science, un grupo de científicos encontró una nueva variante de alga marina que puede fijar nitrógeno del aire. Esta increíble destreza, que hasta ahora solo algunas bacterias y procariotas tenían, ofrece muchas oportunidades para la agricultura, la biotecnología y la sostenibilidad ambiental.

Fijador de nitrógeno.

De acuerdo con la investigación, un endosimbionte bacteriano que se alimenta de nitrógeno de las algas marinas está transformándose en un orgánulo que fija nitrógeno conocido como nitroplasto, expandiendo la función previamente limitada a células procariotas a eucariotas.

Las células eucariotas son muy complejas y poseen numerosos orgánulos, los cuales son estructuras especializadas con funciones biológicas específicas en su interior.

Las mitocondrias y los cloroplastos desempeñan un papel crucial en el proceso de obtención de energía y en la producción de alimentos mediante la fotosíntesis, podrían haber tenido su origen en bacterias simbióticas que fueron absorbidas por células eucariotas.

La conversión de gas N2 a amoníaco, conocida como fijación biológica de nitrógeno (N2), es esencial para la fertilidad de los ecosistemas terrestres y acuáticos.

La fijación de Nitrógeno en organismos eucariotas solo se produce a través de simbiosis con microorganismos procariotas competentes para realizarla.
Sin embargo, el conocimiento y análisis de la naturaleza de estas relaciones simbióticas es limitado y hasta este momento no se había descubierto un orgánulo en células eucariotas que pudiera fijar N2.

Tyler Coale and his team researched the interactions between Candidatus Atelocyanobacterium thalassa, or UCYN-A, and the N2-fixing cyanobacteria, an endosymbiont of the marine alga Braarudosphaera bigelowii.

La tomografía de rayos X suaves, Coale y su equipo observaron que el endosimbionte UCYN-A se divide equitativamente entre las células hijas de B. bigelowii, siguiendo un ciclo celular coordinado similar a la transmisión de orgánulos durante la división celular. Asimismo, estudios proteómicos y genómicos complementarios revelan que UCYN-A posee múltiples proteínas que son transportadas desde el núcleo de la célula eucariota anfitriona, algunas de las cuales son fundamentales para el funcionamiento metabólico y la regulación del ciclo celular.

Evolución.

De acuerdo con Coale y su equipo, los resultados indican que UCYN-A ha progresado más allá de la endosimbiosis y actúa como una fase inicial en la evolución de un orgánulo responsable de fijar N2.

En un artículo de Perspective relacionado con el tema, Ramon Massana describe el nitroplasto como: “un ejemplo característico de un orgánulo eucariota que satisface las demandas de energía, carbono y nitrógeno del alga huésped, y demuestra cómo la evolución ocurre en el escenario de la ecología”.

El nitrógeno es un elemento esencial para la vida, ya que forma parte de las proteínas, los ácidos nucleicos y otras moléculas orgánicas fundamentales para el crecimiento y desarrollo de los seres vivos. Sin embargo, la mayoría de los organismos no pueden absorber el nitrógeno gaseoso (N2) de la atmósfera, que constituye alrededor del 78% del aire que respiramos.

Aquí es donde entran en juego los fijadores de nitrógeno, como esta nueva alga. Estos organismos poseen una maquinaria biológica única, la nitrogenasa, que les permite convertir el N2 en formas utilizables por otros organismos, como el amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-).

¿Qué hace tan especial a esta alga?

Lo que diferencia a esta alga de otros fijadores de nitrógeno es que no depende de bacterias simbióticas para realizar este proceso, ya que el alga posee la nitrogenasa en su propio genoma, lo que la convierte en el primer organismo eucariota fotosintético conocido con esta increíble capacidad.

Esta característica la convierte en un organismo autónomo e independiente para la fijación de nitrógeno, lo que abre nuevas expectativas futuras para su cultivo y aplicación en diversos campos.

Potencialidad.

El descubrimiento de esta alga tiene un potencial significativo para revolucionar diversos sectores o áreas:

Agricultura.

La fijación de nitrógeno es crucial para la producción agrícola, ya que el nitrógeno es un nutriente primordial para el crecimiento de las plantas. Actualmente, la agricultura depende en gran medida de fertilizantes nitrogenados sintéticos, que son contaminantes y de un valor económico considerable. Esta alga podría ser utilizada como biofertilizante natural y sostenible, pare reducir la dependencia de fertilizantes químicos y su efecto colateral como el impacto ambiental y social.

Biotecnología.

La capacidad de fijar nitrógeno podría ser aprovechada para la producción de biocombustibles, bioplásticos y otros elementos biotecnológicos de manera más eficiente y sostenible.

Medio ambiente.

La fijación de nitrógeno también podría contribuir a mitigar el cambio climático, ya que el proceso absorbe CO2 de la atmósfera.

Estudios futuros.

Este descubrimiento abre un nuevo objetivo en la investigación de la fijación de nitrógeno y sus aplicaciones. Se espera que en el futuro se realicen más estudios para comprender mejor el mecanismo de fijación de nitrógeno en esta alga para optimizar su crecimiento y explorar su potencial en diversas aplicaciones.

El descubrimiento de esta alga fijadora de nitrógeno es un avance científico de gran relevancia con el potencial de transformar la agricultura, la biotecnología y la sostenibilidad ambiental.

Se espera que en los próximos años se exploren a fondo las propiedades que ofrece este organismo para un futuro más sostenible y productivo.

Fuentes:

Science, Página 12, University of Barcelona, bacteriashop, Ingenia UdeA, INTA Informa.