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.