Estudio revela: alianza diatomea-bacteria resuelve misterio del nitrógeno marino

MadridCientíficos descubren cooperación inesperada en el océano

Investigadores del Instituto Max Planck, Instituto Alfred Wegener y la Universidad de Viena explicaron cómo las diatomeas marinas obtienen el nitrógeno necesario para su crecimiento. Esta colaboración entre una diatomea marina y una bacteria desempeña un papel crucial en la adición de nitrógeno a los océanos, impactando la vida marina en todo el mundo.

Este es un asunto de gran importancia por varias razones:

• El nitrógeno es un elemento esencial para el crecimiento de las plantas, tanto en tierra como en el océano.
• El nitrógeno atmosférico debe convertirse en una forma utilizable llamada amonio, y este proceso lo realizan las bacterias fijadoras de nitrógeno.
• Mientras que algunos cultivos tienen bacterias Rhizobium como compañeras para la fijación de nitrógeno, cómo las diatomeas marinas obtenían su nitrógeno había sido un misterio hasta ahora.

Un nuevo estudio revela que los Rhizobios, que suelen vivir en plantas como la soja, también habitan en las diatomeas marinas. Este hallazgo resuelve una antigua incógnita y podría ayudar a mejorar la agricultura.

Los científicos antes pensaban que las cianobacterias eran los principales organismos que fijaban nitrógeno en el océano. Sin embargo, los niveles de nitrógeno observados en muchas áreas no encajaban con esta idea. Investigadores posteriormente encontraron fragmentos de genes relacionados con la fijación de nitrógeno en otros microorganismos, pero no pudieron identificar cuál organismo era el responsable.

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En 2020, científicos de Bremen y del Atlántico Norte tropical recolectaron muestras de agua de mar. Durante los siguientes tres años, reconstruyeron minuciosamente el código genético de una bacteria fijadora de nitrógeno misteriosa. Esta bacteria, similar a las Rhizobias, podría vivir en simbiosis con otros organismos.

El equipo desarrolló una herramienta para observar Rhizobia en su entorno natural. Descubrieron que la bacteria vive dentro de diatomeas y la nombraron Candidatus Tectiglobus diatomicola. Utilizando tecnología nanoSIMS, encontraron que el Rhizobia intercambia nitrógeno fijado con la diatomea a cambio de carbono. Esta bacteria produce más nitrógeno del que necesita, lo cual ayuda al crecimiento de la diatomea.

Investigadores descubrieron que la asociación entre diatomeas y bacterias es frecuente en el océano, especialmente en las áreas con escasez de cianobacterias. Esto indica que desempeñan un papel crucial en la fijación de nitrógeno y la productividad marina. Estos hallazgos nos ayudan a comprender mejor los ecosistemas marinos y la captura de carbono en los océanos.

Desde una perspectiva evolutiva, esta relación es interesante. Es similar a la formación temprana de orgánulos en cianobacterias y podría indicar un proceso evolutivo semejante. El pequeño tamaño y las características similares a orgánulos de los Rhizobiales marinos sugieren que podrían utilizarse para crear plantas fijadoras de nitrógeno mediante ingeniería.

El descubrimiento de la asociación entre diatomeas y Rhizobia resuelve un gran enigma oceánico y podría ser beneficioso para la agricultura. Los científicos continuarán investigando esta asociación y buscando más ejemplos en el océano. El Instituto Max Planck de Microbiología Marina, el Instituto Alfred Wegener y la Universidad de Viena son las instituciones involucradas en esta investigación.