En un descubrimiento reciente publicado en Science en abril de 2024, un equipo de científicos liderado por Tyler H. Coale, Valentina Loconte, Kendra A. Turk-Kubo y Jonathan P. Zehr, entre otros colaboradores, ha identificado un mecanismo único en un alga marina capaz de fijar nitrógeno. Este hallazgo amplía significativamente nuestro entendimiento sobre cómo ciertos organismos marinos interactúan con su entorno para obtener nutrientes esenciales.

¿Qué es la fijación de nitrógeno y por qué es crucial?

La fijación de nitrógeno es un proceso biológico que convierte el nitrógeno del aire en una forma que los organismos pueden utilizar, especialmente para construir proteínas y otras moléculas esenciales para la vida. Aunque el aire está compuesto en su mayoría por nitrógeno, los seres vivos no pueden aprovecharlo directamente sin que pase por este proceso de conversión. Hasta hace poco, se pensaba que solo las bacterias podían llevar a cabo esta tarea, pero el nuevo estudio ha revelado que algunas algas marinas también tienen esta capacidad, lo que es un hallazgo revolucionario.

El Nitroplasto: un organelo innovador

El principal hallazgo de esta investigación es la identificación de un organelo especializado dentro de la célula del alga Braarudosphaera bigelowii . Este organelo, al que los investigadores han denominado «nitroplasto», es esencial para el proceso de fijación de nitrógeno. Los nitroplastos funcionan como compartimentos dentro de las células de las algas, donde se lleva a cabo la conversión del nitrógeno atmosférico en una forma utilizable para el alga. Esta estructura es muy similar a los organelos en las células de otros organismos que realizan funciones metabólicas esenciales.

El descubrimiento fue el resultado de estudios que involucraron técnicas avanzadas de microscopía y análisis genético para examinar el interior de las células de las algas. Los científicos se sorprendieron al encontrar que, dentro del nitroplasto, vivía una bacteria llamada Candidatus Atelocyanobacterium thalassa (UCYN-A), una bacteria conocida por su capacidad para fijar nitrógeno. Esta bacteria forma una relación simbiótica con el alga, ayudándole a convertir el nitrógeno en compuestos que puede utilizar.

Relación simbiótica: algas y bacterias en cooperación

Una de las claves de este descubrimiento es la simbiosis, una relación en la que dos organismos diferentes se benefician mutuamente. En este caso, el alga Braarudosphaera bigelowii y la bacteria UCYN-A mantienen una asociación que les permite realizar la fijación de nitrógeno. La bacteria vive dentro del nitroplasto del alga, y le proporciona el nitrógeno necesario para su crecimiento. A cambio, el alga ofrece un ambiente seguro y nutrientes para las bacterias.

Este tipo de asociación simbiótica no es nuevo en la naturaleza, ya que ya se conoció en algunos otros organismos, pero es la primera vez que se encuentra en un alga marina, lo que abre nuevas posibilidades para comprender cómo funcionan los ecosistemas marinos y cómo estos. organismos contribuyentes al ciclo de nutrientes en los océanos.

¿Por qué es importante este descubrimiento?

El descubrimiento de la fijación de nitrógeno en un alga marina tiene varias implicaciones importantes para la ciencia:

• Nuevas perspectivas sobre los ecosistemas marinos: Este hallazgo aporta información crucial sobre cómo las algas marinas, en lugar de depender de fuentes de nitrógeno ya presentes en el medio ambiente, pueden contribuir activamente a la producción de nutrientes en el océano, algo que no se había comprendido completamente hasta ahora.
• Implicaciones para el cambio climático: Las algas juegan un papel vital en el ciclo del carbono en los océanos. Al comprender cómo fijan el nitrógeno, los científicos pueden estudiar mejor cómo las algas marinas influyen en la regulación del clima global.
• Aplicaciones biotecnológicas: Este descubrimiento también podría tener aplicaciones en la agricultura, la biotecnología y la producción de energía. Si comprendemos mejor cómo las algas marinas realizan la fijación de nitrógeno, podríamos desarrollar nuevos métodos para mejorar la eficiencia de los cultivos o incluso para diseñar tecnologías que ayuden a reducir el impacto ambiental.

Implicaciones para el futuro

El estudio realizado por este equipo de científicos marca un avance importante en nuestra comprensión de los procesos biológicos en los océanos. Al identificar el nitroplasto y la relación simbiótica entre el alga y la bacteria, se abren nuevas oportunidades para explorar el papel de las algas marinas en el ciclo de nitrógeno y su contribución al equilibrio de los ecosistemas marinos.

Este hallazgo también resalta la importancia de continuar investigando cómo los microorganismos marinos interactúan con su entorno y cómo estos procesos pueden ser utilizados para abordar desafíos globales, como el cambio climático y la sostenibilidad agrícola. Sin duda, este descubrimiento tendrá un impacto duradero en las investigaciones futuras sobre la biología marina y la biotecnología.