Cómo bacterias fijan el nitrógeno para la fotosíntesis

Los investigadores del Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos (GISC) de la Universidad Carlos III de Madrid, Javier Muñoz-García y Saúl Ares, han publicado un estudio tras analizar el proceso que las cianobacterias utilizan para fijar nitrógeno, algo fundamental para la fotosíntesis.

Los científicos de la UC3M han creado un nuevo modelo matemático que explica el patrón por el cual una de cada diez células en los filamentos de cianobacterias del género Anabaena se dedica a fijar el nitrógeno mientras el resto realiza la fotosíntesis.

Ares ha destacado la importancia que tienen las cianobacterias para la vida en la tierra, pues casi todo el oxígeno de la atmósfera fue producido por ellas hace 3.000 millones de años y hoy en día siguen realizando entre el 20 y el 30% de la fotosíntesis que se produce en el planeta.

En condiciones en las que hay suficiente nitrógeno fijado en el ambiente, todas las células del filamento se dedican a la fotosíntesis, pero cuando hay privación de éste, una de cada diez, repartidas de forma bastante regular a lo largo del filamento, se encarga de fijar nitrógeno y compartirlo con el resto de células.

Heterociste

Esta célula incapaz de realizar la fotosínteis es denominada heterociste y los investigadores han destacado la regularidad con la que las cianobacterias forman su patrón para repartir a las heterocistes, por lo que Saúl Ares ha indicado que “son capaces de contar hasta diez”.

“Al hacer un modelo matemático”, indica el investigador, se ha comprobado que las ideas cualitativas previas sobre este reparto funcionan pero “no explicaban por completo el proceso, porque en realidad hace falta un mecanismo nuevo: que el propio nitrógeno que producen las células está jugando un papel”.

Las cianobacterias son, junto con otros microorganismos llamados arqueas, los únicos seres vivos que pueden convertir el nitrógeno atmosférico en formas químicas útiles para cualquier forma de vida por lo que, sin ellas los seres vivos complejos no podrían “vivir en la Tierra, porque no tendríamos oxígeno que respirar ni nitrógeno con el que construir nuestras moléculas complejas como el ADN y las proteínas”.

El GISC tiene como líneas de investigación la mecánica estadística y dinámica no lineal, la ciencia de materiales y nanoestructuras, la microfluídica y absorción de fluidos en substratos estructurados, la evolución y ecología teórica y la dinámica de sistemas socioeconómicos y teoría de juegos.

Forman parte de él investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid, de la Complutense, Rey Juan Carlos, Pontificia de Comillas y Politécnica de Madrid.