Written by El gas nitrógeno (Ndos) es el más abundante en la atmósfera terrestre, representando el 79% del volumen de aire. En los organismos, los átomos de nitrógeno forman parte de varias sustancias orgánicas, como las proteínas y los ácidos nucleicos. Sin embargo, la mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno en la forma molecular Ndos. Solo unas pocas especies de bacterias pueden usarlo, incorporando átomos de nitrógeno en sus moléculas orgánicas y haciéndolo disponible en otras formas moleculares para que lo usen diferentes especies. A este proceso de incorporación de nitrógeno en moléculas orgánicas a partir de Ndos se llama fijación de nitrogeno, siendo un paso esencial del ciclo del nitrógeno. Asimismo, las bacterias que realizan la fijación se denominan fijadoras de nitrógeno.
Pueden ser de vida libre, como es el caso de las cianobacterias, o vivir en simbiosis con otros organismos. En el segundo caso, el ejemplo más conocido es la asociación entre bacterias del género rizobio y raíces de plantas, principalmente leguminosas como frijoles, soja y guisantes. Estas bacterias fijadoras invaden y se reproducen dentro de las células de la raíz de las plantas, estimulando la multiplicación de las células infectadas, lo que lleva al desarrollo de tumores conocidos como nódulos de raíz. Esta relación ofrece una ventaja tanto para la bacteria, que se protege en el interior de las raíces y se alimenta de los compuestos orgánicos producidos por la planta, como para la planta que se beneficia de la fijación de nitrógeno.
La fijación de nitrógeno se produce mediante la conversión de gas nitrógeno (Ndos) en amoníaco (NH3). Las bacterias fijadoras tienen un complejo enzimático llamado nitrogenasa, que se une al gas nitrógeno y le dona electrones en una secuencia de reacciones de moléculas de ATP que consumen mucha energía. Estas reacciones provocan la reducción de Ndos produciendo dos moléculas de amoníaco. La ecuación general para este proceso es la siguiente:
Las leguminosas son capaces de aprovechar el amoníaco producido por la fijación de nitrógeno de sus bacterias simbióticas y, de esta forma, son capaces de conquistar ambientes con suelos pobres en compuestos nitrogenados, donde otras plantas no pueden desarrollarse. Además, cuando mueren, estas leguminosas son degradadas por bacterias descomponedoras, liberando nitrógeno de sus moléculas orgánicas al suelo en forma de amoníaco. Aunque muchas plantas aún no pueden utilizar el nitrógeno en forma de amoníaco, las bacterias nitrificantes del suelo pueden transformarlo en nitrito (NOdos–) y luego en nitrato (NO3–). Este último es el compuesto nitrogenado más fácilmente asimilable por las plantas.
En los océanos, la principal fuente de nitrógeno es también el gas nitrógeno atmosférico. A partir de ahí, las cianobacterias marinas actúan como fijadores de forma similar a lo que ocurre en el medio terrestre, pudiendo estar asociadas a algas. Estas cianobacterias tienen una estructura filamentosa y, a menudo, tienen una célula especializada en la fijación de nitrógeno llamada heterocisto, que contiene enzimas nitrogenasas. Al igual que en el medio terrestre, la fijación de nitrógeno en el océano juega un papel fundamental en el equilibrio del ecosistema, siendo uno de los principales nutrientes limitantes de la producción primaria marina.
Referencias:
Amabis, JM & Martho, GR 2006. Fundamentos de Biología Moderna: Volumen único. 4ª ed. Editorial Moderna: São Paulo, 839 p.
Capone, DG 2008. El ciclo del nitrógeno marino. Microbio, 3(4): 168-192.
