Científicos del Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos de la Universidad Carlos III de Madrid -UC3M- han analizado el proceso para fijar nitrógeno que utilizan las cianobacterias y han creado un nuevo modelo matemático que permite entender cómo en filamentos de cianobacterias aparecen patrones en los que aproximadamente una de cada diez células se dedica a fijar nitrógeno mientras el resto realizan la fotosíntesis. Estos microorganismos son fundamentales para la vida en la Tierra porque producen una parte importante del oxígeno en nuestro planeta y convierten el nitrógeno en formas químicas utilizables por cualquier forma de vida.

 Fotosíntesis: elemento básico para la vida terrestre

Ilustración: UC3M

Ilustración: UC3M

Casi todo el oxígeno que existe hoy en la atmósfera lo produjeron las cianobacterias hace 3000 millones de años y en la actualidad siguen produciendo entre el 20% y el 30% de la actividad fotosintética del planeta. Además, realizan otra labor fundamental: junto a otros microorganismos llamados arqueas, son los únicos seres vivos capaces de convertir el nitrógeno de la atmósfera en formas químicas utilizables por cualquier forma de vida. “Sin las cianobacterias, ni la humanidad ni el resto de seres vivos complejos podríamos 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 de nuestro organismo”, precisa uno de los autores de la investigación.

Modelo matemático permite entender funcionamiento de las cianobacterias

Cuando hay suficiente nitrógeno fijado en el ambiente, todas las células del filamento realizan la fotosíntesis. Sin embargo, en condiciones de privación de nitrógeno fijado, aproximadamente una de cada diez células (repartidas de forma bastante regular a lo largo del filamento) se diferencian en un tipo de célula distinta denominada heterociste. Ésta no es capaz de realizar la fotosíntesis, pero en su lugar fija nitrógeno y comparte el nitrógeno fijado con el resto de células del filamento.

Fotografía de unos cultivos verticales con fotosíntesis en una combinación de luz natural y artificial. EFE/Caty Arévalo

Fotografía de unos cultivos verticales con fotosíntesis en una combinación de luz natural y artificial. EFE/Caty Arévalo

Uno de los aspectos más sorprendentes de la investigación es la regularidad en el patrón que forman estas cianobacterias, apuntan los investigadores. “Estas bacterias son capaces de ‘contar hasta diez’: una de cada diez fija nitrógeno, dejando otro hueco de nueve, y la décima vuelve a fijar nitrógeno”. Hasta ahora, las ideas de cómo se conformaba este patrón eran únicamente cualitativas y no se había comprobado su funcionamiento. Los resultados de este trabajo han sido publicados recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences –PNAS-.

Fuente: UC3M

Boletín original: http://www.uc3m.com/ss/Satellite/UC3MInstitucional/es/Detalle/Comunicacion_C/1371220655261/1371215537949/Descubren_como_las_cianobacterias_forman_patrones_para_fijar_nitrogeno