24 de septiembre de 2011

Pioneras verdes

Aunque cuando nos falta el aire pedimos oxígeno, el 79% del aire que respiramos es nitrógeno atmosférico (N2). Tanto el oxígeno como el nitrógeno son esenciales para la vida, pero así como el oxígeno atmosférico lo podemos asimilar y utilizar, no sucede lo mismo con el nitrógeno. El nitrógeno es imprescindible para fabricar proteínas, ácidos nucleicos y otros compuestos del organismo pero en la forma en la que se encuentra no nos sirve, no es asimilable. Ni para nosotros ni para las plantas. 

La razón es que para captar el N2 atmosférico se necesita una maquinaria muy sensible al oxígeno. Si hay oxígeno en el interior celular, se bloquea. Las células de nuestro organismo están en contacto con el oxígeno, por lo que no tenemos esta maquinaria captadora de N2.

Las plantas llevan a cabo la fotosíntesis, proceso por el que consiguen azúcares y otros carbohidratos a partir de CO2, agua y luz. También obtienen oxígeno, necesario para organismos como nosotros que lo utilizamos durante la respiración. Por tanto, las células de la planta tampoco pueden contener esta maquinara captadora de N2. 

¿Cómo puede ser que algo tan esencial, evolutivamente no lo tengamos más accesible? No lo sé. Nosotros obtenemos el nitrógeno necesario a través de la dieta, principalmente en forma de proteínas. 
Las plantas en cambio dependen del nitrógeno del suelo. En él habitan unas bacterias capaces de captar el N2 de la atmósfera y transformarlo en un compuesto asimilable para la planta. Estas bacterias a veces son de vida libre y otras están estrechamente ligadas a la planta, en una relación de dependencia total la una de la otra. En simbiosis. La subsistencia de las de vida libre depende de encontrar nutrientes en el suelo para obtener la energía para llevar a cabo la captación (llamada fijación del N2). En cambio, las que están en simbiosis con las raíces de la planta reciben de ésta hidratos de carbono a cambio de que la bacteria aporte nitrógeno asimilable. Cada uno da al otro lo que le sobra. Para la planta es sencillo obtener azúcares a través de la fotosíntesis. Para la bacteria es sencillo fijar el N2 atmosférico, pero ambas lo tendrían difícil para llevar a cabo los dos procesos. 
Una vez la planta lo recibe y sintetiza proteínas, ácidos nucleicos, etc, el nitrógeno entra en la cadena trófica a través de herbívoros, luego carnívoros, etc.

Dentro de este contexto existe un grupo de bacterias especiales conocidas como cianobacterias. Fueron las precursoras de las plantas y tuvieron un papel clave en la evolución ya que se piensa que fueron quienes inundaron la atmósfera de oxígeno hace 2.500 millones de años gracias a su pionera capacidad de obtener energía (y oxígeno) a partir de CO2, agua y luz. Es decir, hacer la fotosíntesis.

Con toda la charla sobre el nitrógeno diréis que de dónde lo sacaban ellas. Su singularidad les viene del hecho de saber hacer la fotosíntesis a la vez que fijar N2, y es que no sólo fueron pioneras fotosintéticas sino que lo fueron también en la división del trabajo. Aunque las cianobacterias son, como indica, bacterias (y por tanto unicelulares) hay una cierta asociación y conexión entre ellas. Así, mientras la mayoría se dedica a realizar la fotosíntesis unas pocas células especializadas (llamadas heterocistes) se dedican a fijar N2. Luego es cuestión de repartir lo obtenido.


Diminuto homenaje a estas diminutas verdes, iniciadoras de la fotosíntesis y la fijación del N2, indispensables para la vida tal y como la conocemos.

Cianobacterias, por Casandra
Más grandes y de color más claro, los heterocistes.

6 comentarios:

  1. Muy merecido homenaje :)

    Un apunte más: sólo las plantas leguminosas (lenteja, judía, garbanzo...) pueden establecer simbiosis con las bacterias fijadoras de nitrógeno a través de una estructura en las raíces propia de este grupo de plantas. Es por eso que uno de los primeros grandes avances de la agricultura (creo recordar que en la Edad Moderna) fue la rotación de cultivos que incluía una fase de cultivo de leguminosas; en aquella época dudo que supieran que estaban permitiendo que unas bacterias nitrogenaran el suelo, pero por ensayo y error llegaron a la conclusión que rotar los cultivos del campo con las leguminosas como uno de los pasos imprescindibles permitía cultivar una tierra sin que se llegara a agotar en términos de nutrientes.

    Así que ya sabéis: si queréis plantar un huertecito sostenible en casa no olvidéis plantar cada cierto tiempo leguminosas (que por otro lado son muy fáciles de cultivar) y así os ahorraréis de comprar abonos artificiales para nitrogenar la tierra.

    Buen artículo Cassandra :)

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  2. Buen apunte, toda la razón.
    Además de por lo que le suma al texto, porque los comentarios pueden dar pie a nuevas entradas o sugerir nuevos temas.
    Gracias Daniel ; )

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  3. Hola compañera de máster ^^ no sabía que harías el mismo que yo.

    Pues quizás no sean cosas que se aprendan en biotecnología, pero hay muchas alternativas a las prácticas habituales de la agricultura que la harían mucho más sostenible sin reducir demasiado su rendimiento. Por ejemplo: para eliminar plagas de insectos existen sistemas bastante sencillos como criar mariquitas que son insectívoras y respetan las plantas. También hay otros sistemas algo más sofisticados como los nemátodos, unos animales muy pequeños (algunos de menos de 1 mm de largo) cuyo ciclo vital se basa en la parasitación de las larvas de insectos; actualmente ya se utilizan junto a insecticidas para poder reducir así el impacto en el medio ambiente de las explotaciones agrícolas.

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  4. Estupenda entrada!! Yo a mi rollo mediambientalista queria hacer un apunte sobre el apunte. La rotación de cultivos viene ya desde la Edad Media y el barbecho (dejar descansar la tierra sin ser cultivada periódicamente) es de tiempos bíblicos. Efectivamente este tipo de prácticas junto con abonos de origen natural nos permiten evitar que el exceso de nitrogeno (el que no asimilan las plantas cultivadas) llegue a nuestros rios. ¿Porque es malo que un nutriente enriquezca nuestros medios acuáticos? Muy sencillo, en la naturaleza todo necesita un equilibrio, las plantas no crecen sin el preciado nitrogeno pero en exceso pueden desencadenar un crecimiento desmesurado (bloom!) de las protagonistas de este artículo, las "algas verdeazuladas" (llamarme clásico) y provocar graves problemas ambientales.

    Citando a Parcelso: "Todo es veneno, nada es sin veneno. Sólo la dosis hace el veneno"

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  5. Seguro que el Rhizobium no tiene la culpa! Nosotros no sabemos hilar tan fino y con los abonos químicos, bien sea por exceso o por las propiedades de absorción del terreno y de las plantas, etc, a menudo parte se acaba filtrando al agua y pam!

    Gracias por los comentarios! : )

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  6. Tienes razón que el protagonista es el bueno del Rhizobium y no las tóxicas cianobacterias, no se puede generalizar ni siquiera en la "bacterias gram negaticas fijadoras de nitrógeno atmosférico"

    XD

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