“Un hito evolutivo”, así describen el descubrimiento científico que tiene asombrados a investigadores de todo el mundo. En la Universidad de California encontraron una especie de algas marinas que evolucionaron y desarrollaron la capacidad de aprovechar el nitrógeno del medio ambiente gracias a un orgánulo especial y a una simbiosis beneficiosa con una cianobacteria. Este descubrimiento desafía la comprensión existente sobre las células y tiene el potencial de revolucionar la agricultura para siempre.
Los seres vivos se pueden dividir en dos grandes grupos, los que tienen células procarióticas (sin núcleo) y los que tienen células eucariotas (con núcleo). El entendimiento general era que los seres del segundo grupo, como los hongos, las plantas, los animales y las algas, no podían extraer nitrógeno del aire y utilizarlo como alimento, pero este hallazgo demostró lo contrario. Según el artículo publicado en la revista Cienciaun endosimbionte bacteriano de algas Atelocianobacterium thalassacapaz de fijar nitrógeno, está evolucionando hacia convertirse en un orgánulo interno de la célula del alga, denominado “nitroplasto”. Esto significa que La célula eucariota obtuvo una nueva capacidad que sólo pertenecía a las procariotas.
“Una endosimbiosis de esta magnitud ha ocurrido muy raramente en la historia de la vida en la Tierra, pero con consecuencias trascendentales”dijo Ignacio Soto, investigador del Conicet, docente de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y director del Laboratorio de Biología Integral de Sistemas Evolutivos de Exactas.
La endosimbiosis es una relación muy estrecha entre organismos, donde uno de ellos reside dentro del otro, e incluso evoluciona hacia una mayor fusión genética, de tal manera que dejan de existir como entidades separadas. Soto explicó que “este proceso es trascendental porque es la base para el surgimiento de vida compleja en nuestro planeta y la de las células eucariotas que conforman nuestro cuerpo y la de todos los organismos multicelulares”.
El investigador aclaró que tanto las células con núcleo y mitocondrias, que aparecieron hace aproximadamente 1.500 millones de años, como los cloroplastos, que permitieron la aparición de la vida vegetal, deben su origen a un proceso de endosimbiosis. Y en ese sentido, explicó que “la adquisición de nitroplastos por parte de esta alga, según el estudio, “Es un proceso evolutivo mucho más reciente que el de las mitocondrias y los cloroplastos, que tienen ‘sólo’ aproximadamente 100 millones de años”.
El nitrógeno es un elemento esencial para la estructura y funcionalidad de los seres vivos. Está presente en el ADN humano y es esencial para la producción de las proteínas que lo componen. Si bien es esencial para la vida, existen pocas especies que puedan transformar el nitrógeno gaseoso del aire en nitrógeno disponible para el uso de los organismos, por lo que, en muchos contextos, termina siendo un recurso limitante para el desarrollo de la vida. Por ejemplo, el ser humano lo adquiere a través de los alimentos, por lo que la cantidad de nitrógeno disponible en los suelos para los cultivos es de suma importancia.
Nicolás Lois, biólogo, becario postdoctoral del Conicet y docente de la Facultad de Exactas UBA, explicó que “se conoció un gran grupo de bacterias, cianobacterias del género Trichodesmium, que son capaces de tomar nitrógeno gaseoso de la atmósfera; También se descubrieron genes asociados con la fijación de nitrógeno; y su presencia fue reportada en otros grupos de bacterias que están asociadas con otros seres vivos, con diferentes niveles de interacción”. Pero según Lois, Este descubrimiento es “el nivel más íntimo conocido” del fenómeno: “Una simbiosis tan intensa que la bacteria, viviendo dentro de otra alga unicelular, le transfiere parte de sus funciones vitales y sincroniza su reproducción hasta tal punto que las consideramos una sola especie”.
Este descubrimiento no sólo es de notable importancia para la biología, sino que también podría revolucionar la forma en que se cultiva. “Fijar nitrógeno, obtenerlo del aire o del agua y convertirlo en moléculas que puedan ser utilizadas por los organismos es una capacidad muy valorada porque es un nutriente necesario para el crecimiento de plantas y algas y muchas veces escaso. En tierra firme, muchas plantas tienen relaciones simbióticas con las bacterias del suelo, que son las que pueden fijar el nitrógeno y proporcionar estos nutrientes, o los humanos introducen directamente el nitrógeno a partir de los fertilizantes.”, explicó Soto.
Hace 100 años, dos químicos alemanes, Fritz Haber y Carl Bosch, encontraron una manera de utilizar el nitrógeno del aire para producir amoníaco, haciendo que los fertilizantes sean esenciales para la alta producción de cultivos que hoy alimentan y sostienen la economía mundial. Soto sostuvo que “Seguramente a partir de este descubrimiento surgirá un interés biotecnológico por ver las posibilidades de incorporar este orgánulo o sus capacidades a otras células eucariotas como cultivos comerciales”. Es decir, si este alga tiene la capacidad de hacerlo, ¿por qué el maíz o el trigo no podrían utilizar nitrógeno atmosférico en lugar de introducir fertilizantes para fertilizar los campos?
Al respecto, Lois afirmó: “La posibilidad hoy es remota, pero habrá que hacer un trabajo que involucre la Evaluación de los impactos de modificar un cultivo de esta manera.en términos de la salud de los ambientes donde se plantan y de los animales humanos y no humanos que se alimentan de ellos”. “En un país como Argentina, donde el modelo agroexportador marcó nuestro sistema productivo e industrial, esta innovación podría tener un enorme impacto en la productividad de nuestros campos. En ese sentido, es importante pensar también en quién invertiría y quién se beneficiaría de este potencial negocio”, concluyó.
“Hay un aspecto muy interesante del descubrimiento que invita a reflexionar sobre la naturaleza y evolución de las especies en el planeta: una concepción bastante extendida es pensar en la evolución de diferentes linajes y especies a partir de procesos de competencia, desplazamiento, consumo. o depredación: de ahí la triste frase “la lucha por la existencia” para hablar sin éxito de la evolución de las especies –elabora Soto–. Ahora bien, si bien estas interacciones existen, existe toda una gama de interacciones positivas a veces olvidadas y que son trascendentales para pensar realmente cómo es la evolución de la vida y qué pensamos realmente como especie. La endosimbiosis es un claro ejemplo de ello: ese proceso de fusión de organismos en uno nuevo que acaba siendo más que la suma de sus partes. ha permitido que la vida tome caminos fantásticos y complejidades que no habrían sido posibles solo con la competencia entre linajes bacterianos sin colaboración“.
Y además propone un nuevo enfoque: “¿Qué es una especie en esta perspectiva? Una vaca es vaca pero no existe sin su flora bacteriana, que le permite alimentarse y viceversa. Entonces, una parte del Biología evolucionariaAnte este tipo de consideraciones, muchas veces estudia las especies no como un organismo único sino como un holobionte: la suma de linajes que componen una especie tal como es viable en la naturaleza. Es un estudio de especies más complejo pero es un camino mucho más rico por la riqueza de fenómenos que podemos considerar que ocurren. Como la evolución de un nitroplasto”.
Informe: Lucía Bernstein Alfonsín
