El nitroplasto, el "orgánulo" que conquistó el gas atmoférico más abundante

El nitroplasto, el “orgánulo” que conquistó el gas atmosférico más abundante

Micrografía de los componentes de Braarudosphaera bigelowii extraído de https://doi.org/10.1126/science.adk1075

El nitroplasto no está presente en todos los organismos vivos, fueron identificados en la alga marina Braarudosphaera bigelowii por Tyler Coale y colaboradores, que publicaron su descubrimiento en la revista Science este pasado abril. ¿Qué es exactamente? ¿Cómo surgió? ¿Qué supone este descubrimiento para el futuro de la biología? En esta entrada, discutiremos esto y mucho más.

De nitrógeno atmosférico a amoníaco

A pesar de que el nitrógeno suponga un 78% de la atmósfera, las eucariotas no son capaces de aprovecharlo para sintetizar proteínas y ácidos nucleicos sin que hayan sido procesadas primero por las llamadas “bacterias fijadoras de nitrógeno” o “diazótrofos”, siendo las más conocidas los “rizobios”, que mantienen una relación de simbiosis con plantas leguminosas y cuya relación ha sido explotada por los humanos para la agricultura. Algunas archeas específicas también son capaces de fijar el nitrógeno, siendo así, solamente las procariotas capaces de esta hazaña. No obstante, no se había confirmado la existencia de un ser eucariota capaz de hacerlo hasta ahora.

Esquema de la fijación de nitrógeno extraído de https://www.edalife.es/la-importancia-de-las-fuentes-de-nitrogeno-en-el-suelo/

De simbiosis a orgánulo

La relación de simbiosis entre la alga Braarudosphaera bigelowii y la bacteria Candidatus Atelocyanobacterium thalassa o UCYN-A ya era conocida, al igual que con muchas otras algas y bacterias. Aun así, no se pudieron observar características propias de un orgánulo en ellas hasta que Coale et al. consiguieron discernir la codificación de genes para UCYN-A, la importación de proteínas y la división coordinada de la UCYN-A con el ciclo celular de la propia alga. Utilizaron análisis proteómicos y genómicos además de la tomografía de rayos X suaves, que permite tomar medidas de volumen y superficie, entre otras cosas, sin alterar la célula viva. Estas son características que diferencian a un orgánulo de una mera relación de simbiosis.


Esto puede que os recuerde a una teoría muy famosa: La teoría de la endosimbiótica de Lynn Margulis. Pues sí, se especula que se ha producido un proceso de evolución similar que en el caso de las mitocondrias y de los cloroplastos, dando lugar al nitroplasto.

Micrografías de Braarudosphaera bigelowii extraídas de https://doi.org/10.1016/j.marmicro.2009.06.001

Futuras investigaciones

Entre algunas de las posibles mejoras que podremos explorar gracias al nitroplasto, está la posibilidad de crear biofertilizantes que reduzcan el impacto y la dependencia sobre fertilizantes sintéticos en la producción agrícola, además de la restauración de los suelos degradados por la excesiva actividad.


Otras vertientes de estudio con potencial son el desarrollo de eucariotas con nitroplastos sintéticos pero para llegar a ese punto aún nos queda mucho trabajo, debemos comprender sus vías de señalización y regulación o su expresión y transcripción génica. Al igual que mejorar nuestra comprensión sobre los mecanismos de evolución y de la historia de la vida. El nitroplasto es solo una parte de todo lo que esconde la ciencia para nosotros, ¡a seguir divulgando!

Escrito por Jianing Chen


Referencias


Coale, T. H., Loconte, V., Turk-Kubo, K. A., Vanslembrouck, B., Mak, W. K. E., Cheung, S., Ekman, A., Chen, J., Hagino, K., Takano, Y., Nishimura, T., Adachi, M., Gros, M. L., Larabell, C., & Zehr, J. P. (2024). Nitrogen-fixing organelle in a marine alga. Science, 384(6692), 217-222. https://doi.org/10.1126/science.adk1075

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