Biología

Microbios que fijan nitrógeno a 92 grados

(NC&T) El análisis genético apoya la noción de que el gen necesario para producir nitrogenasa (una enzima capaz de convertir el gas nitrógeno, no utilizable por los organismos vivos, en otras formas, como el amoniaco, que sí lo son) surgió antes de que las tres principales ramas de la vida (bacterias, arqueas y eucariotas) divergieran hace unos 3.500 millones de años, según la oceanógrafa Mausmi Mehta, doctorada recientemente por la Universidad de Washington, y John Baross, profesor de oceanografía de esa misma universidad. Esto contradice lo que propone la teoría de que el sistema de la nitrogenasa se desarrolló primeramente dentro de las arqueas, y fue transferido después de forma lateral hacia las bacterias.

"Existe abundante evidencia que apunta a las arqueas de alta temperatura como la primera forma de vida en la Tierra, pero la pregunta ha sido: ¿por qué entonces no hemos podido encontrar arqueas que fijen el nitrógeno a altas temperaturas?", comenta Baross, quien se ha pasado 20 años buscando un organismo así.

Las arqueas son organismos unicelulares que a menudo viven bajo condiciones ambientalmente extremas, como por ejemplo las altas temperaturas y presiones aplastantes del subsuelo del fondo oceánico. Si las arqueas amantes del calor fueron la primera forma de vida en el planeta, tuvieron que haber poseído una fuente utilizable de nitrógeno.

Conocida como FS406-22, por el fluido y muestra de cultivo de donde procede, la arquea descubierta por los investigadores de la Universidad de Washington es la primera obtenida de una chimenea hidrotermal del fondo oceánico que puede fijar el nitrógeno.

Microbios y nitrógeno
Chimenea hidrotermal submarina donde se han buscado arqueas capaces de fijar nitrógeno. (Foto: NOAA Vents Program)
Fue recogida en el Volcán Axial de la Dorsal de Juan de Fuca, frente a las costas de Washington y Oregón. Al fijar el nitrógeno a una temperatura de 92 grados Celsius, superó en 28 grados el récord anterior, que ostentaba la Methanothermococcus thermolithotrophicus, una arquea que fue aislada de las arenas calentadas geotermalmente cerca de una playa italiana, y que fija el nitrógeno a temperaturas de hasta 64 grados Celsius.

El nitrógeno es vital para la vida porque es parte esencial de los aminoácidos y las proteínas. Para poder ser usado por los organismos vivos, el nitrógeno gaseoso debe ser convertido en otros compuestos, lo que se conoce como fijación del nitrógeno, lo cual es realizado sólo por algunas bacterias y arqueas específicas. El nitrógeno puede ser fijado como amoniaco, nitrato y otros productos, que pueden ser usados por vegetales terrestres y marinos, los cuales a su vez son comidos por los animales superiores.

Los océanos modernos contienen nitrógeno tanto en su forma gaseosa disuelta como en forma de nitratos. El agua oceánica que se filtra hacia el interior del fondo marino puede absorber suficiente calor proveniente del vulcanismo del interior de la Tierra como para revertir el nitrógeno fijado hacia su estado gaseoso nuevamente. Las aguas que emergen de las chimeneas hidrotermales a una temperatura mayor de 30 grados Celsius contienen muy poco nitrato, de tal manera que los organismos en áreas donde las temperaturas del subsuelo marino son más altas carecerían de nitrógeno en una forma apta para ser utilizada por ellos.

El descubrimiento de la capacidad de fijar el nitrógeno a 92 grados Celsius, de la FS406-22, revela por tanto, que la gama de escenarios del subsuelo marino y de otros ecosistemas pobres en nitrógeno donde la vida puede surgir, es mayor de lo que se creía, y podría abarcar también otros planetas.


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