Un equipo de investigadores de la Universidad de California, Santa Cruz, liderado por Tyler Coale, ha descubierto un nuevo tipo de orgánulo en un alga unicelular común en los océanos del mundo, que podría tener profundas implicaciones para la ciencia. 

Este hallazgo representa la cuarta instancia conocida en la que bacterias libremente vivientes se han fusionado completamente con otro organismo, un evento evolutivo extremadamente raro. Los detalles de la investigación fueron publicados en la revista Science

Nitroplasto

El alga en cuestión, identificada como Braarudosphaera bigelowii, ha llamado la atención por su capacidad de fijar nitrógeno, es decir, convertir el nitrógeno atmosférico en amoníaco utilizable, con la ayuda de una bacteria conocida como UCYN-A. Los hallazgos demuestran que esta bacteria ha evolucionado hasta convertirse en una parte integral del alga, formando un orgánulo que Coale ha denominado «nitroplasto».

El descubrimiento, según Coale, podría ser clave para entender la adaptación y el éxito de estas algas, que se encuentran ampliamente distribuidas en los océanos del planeta. «Parece ser una estrategia exitosa para ellas», comentó el investigador. Este es el primer orgánulo conocido que fija nitrógeno, lo que añade un nuevo capítulo al estudio de las simbiosis en la naturaleza.

A lo largo de la historia evolutiva, solo en tres ocasiones se había observado que los endosimbiontes se fusionaran de manera tan completa con sus anfitriones para convertirse en orgánulos esenciales: las mitocondrias, los cloroplastos y los cromatóforos. Este cuarto caso no solo es raro, sino que también abre nuevas posibilidades para la biotecnología.

Kyoko Hagino, de la Universidad de Kochi en Japón, colaboró estrechamente en este estudio, desarrollando métodos para mantener viva a la alga en condiciones de laboratorio. Esto permitió al equipo utilizar la tomografía de rayos X suaves para observar la división celular del alga y cómo UCYN-A se dividía sincronizadamente con su célula anfitriona. Cada célula hija heredaba una UCYN-A, lo cual era un misterio hasta ahora.

Importancia 

Otro descubrimiento clave del equipo fue que aproximadamente la mitad de las 2000 proteínas diferentes en UCYN-A procedían del alga anfitriona, y no se generaban internamente. 

Muchas de estas proteínas importadas potencian la capacidad de UCYN-A para fijar nitrógeno. «Creo que está siendo potenciado por la célula algal para producir más nitrógeno del que necesita por sí misma», explicó Coale. 

Jeff Elhai, de la Universidad Commonwealth de Virginia, señaló que, aunque no existe una definición universalmente aceptada de qué constituye un orgánulo, la división coordinada y la importación de proteínas son criterios clave. «Ambos requisitos los cumple Coale», afirmó Elhai, reconociendo así a UCYN-A como un verdadero orgánulo.

Este avance tiene un gran impacto en la ciencia y también podría ser útil en la agricultura. Si logramos modificar plantas de cultivo para que tengan nitroplastos y puedan producir su propio nitrógeno, podríamos disminuir la necesidad de usar fertilizantes nitrogenados. Estos fertilizantes son costosos para los agricultores y contribuyen significativamente a las emisiones de gases de efecto invernadero.

Aunque UCYN-A en su forma actual es demasiado dependiente de B. bigelowii para ser utilizado directamente, Elhai propone comenzar con cianobacterias que están empezando a evolucionar hacia nitroplastos y que no dependan tanto de proteínas importadas.