Cianobacterias, esas desconocidas

Casi todo el oxA�geno que existe hoy en la atmA?sfera lo produjeron las cianobacterias hace 3000 millones de aA�os y en la actualidad siguen produciendo entre el 20% y el 30% de la actividad fotosintA�tica del planeta. AdemA?s, realizan otra labor fundamental: junto a otros microorganismos llamados arqueas, son los A?nicos seres vivos capaces de convertir el nitrA?geno de la atmA?sfera en formas quA�micas utilizables por cualquier forma de vida. «Sin las cianobacterias, ni la humanidad ni el resto de seres vivos complejos podrA�amos vivir en la Tierra, porque no tendrA�amos oxA�geno que respirar ni nitrA?geno con el que construir nuestras molA�culas complejas como el ADN y las proteA�nas de nuestro organismo», indica uno de los autores de la investigaciA?n, SaA?l Ares, del Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos de la UC3M.

Este trabajo, que ha publicado recientemente junto a Javier MuA�oz-GarcA�a en a�?Proceedings of the National Academy of Sciencesa�?, se centra en el proceso de fijaciA?n de nitrA?geno utilizado por las cianobacterias del gA�nero Anabaena, en las que sus cA�lulas viven pegadas unas a otras formando un filamento. Cuando hay suficiente nitrA?geno fijado en el ambiente, todas las cA�lulas del filamento realizan la fotosA�ntesis. Sin embargo, en condiciones de privaciA?n de nitrA?geno fijado, aproximadamente una de cada diez cA�lulas (repartidas de forma bastante regular a lo largo del filamento) se diferencian en un tipo de cA�lula distinta denominada heterociste. A�sta no es capaz de realizar la fotosA�ntesis, pero en su lugar fija nitrA?geno y comparte el nitrA?geno fijado con el resto de cA�lulas del filamento.

«Hemos utilizado lo que se sabe sobre la genA�tica del proceso para crear un modelo matemA?tico de la formaciA?n y mantenimiento del patrA?n de heterocistes», indica Ares, que desarrolla esta lA�nea de investigaciA?n en el departamento de MatemA?ticas de la UC3M: «Nuestra teorA�a reproduce las observaciones experimentales y nos ha permitido predecir que un nuevo tipo de mecanismo, no propuesto hasta ahora, debe jugar un papel en el mantenimiento del patrA?n», explica..

Uno de los aspectos mA?s sorprendentes de la investigaciA?n es la regularidad en el patrA?n que forman estas cianobacterias, apuntan los investigadores. «Estas bacterias son capaces de ‘contar hasta diez’: una de cada diez fija nitrA?geno, dejando otro hueco de nueve, y la dA�cima vuelve a fijar nitrA?geno», seA�ala SaA?l Ares.

Hasta ahora, las ideas de cA?mo se conformaba este patrA?n eran A?nicamente cualitativas y no se habA�a comprobado su funcionamiento. «Al hacer un modelo matemA?tico, hemos podido comprobar que estas ideas funcionan pero hemos comprobado que no explicaban por completo el proceso, porque en realidad hace falta un mecanismo nuevo: que el propio nitrA?geno que producen las cA�lulas estA? jugando un papel», apunta el investigador.