Las células complejas que subyacen a los animales y las plantas tienen una gran colección de lo que se llaman orgánulos: compartimentos rodeados por membranas que realizan funciones especializadas. Dos de ellos se formaron mediante un proceso llamado endosimbiosis, en el que un organismo que alguna vez vivió en libertad se incorpora a una célula. Se trata de la mitocondria, donde una antigua bacteria ahora se encarga de convertir la energía química en formas útiles, y el cloroplasto, donde se produce la fotosíntesis.
El hecho de que sólo haya unos pocos casos de orgánulos que evolucionaron a través de endosimbiosis sugiere que se trata de un evento extremadamente raro. Sin embargo, es posible que los investigadores hayan encontrado un nuevo caso en el que un orgánulo dedicado a fijar nitrógeno de la atmósfera esté en proceso de evolución. El orgánulo resultante, denominado nitroplasto, todavía está en proceso de especialización.
Obteniendo nitrógeno
El nitrógeno es uno de los elementos centrales para la vida. Cada base del ADN, cada aminoácido de una proteína contiene al menos uno, y a menudo varios, átomos de nitrógeno. Pero el nitrógeno es notablemente difícil de conseguir para la vida. norte2 Las moléculas pueden ser extremadamente abundantes en nuestra atmósfera, pero son extremadamente difíciles de separar. Las enzimas que pueden hacerlo, llamadas nitrogenasas, sólo se encuentran en las bacterias y no funcionan en presencia de oxígeno. Otros organismos tienen que obtener nitrógeno de su entorno, que es una de las razones por las que utilizamos tanta energía para suministrar fertilizantes nitrogenados a muchos cultivos.
Sin embargo, algunas plantas (en particular las legumbres) pueden obtener nitrógeno a través de una relación simbiótica con las bacterias. Estas plantas forman nódulos especializados que proporcionan un hábitat para las bacterias productoras de nitrógeno. Esta relación es una forma de endosimbiosis, donde los microbios se instalan dentro del cuerpo o las células de un organismo, y cada organismo generalmente proporciona las sustancias químicas que el otro necesita.
En casos más extremos, la endosimbiosis puede volverse obligatoria y ningún organismo puede sobrevivir sin el otro. En muchos insectos, los endosimbiontes se transmiten a la descendencia durante la producción de huevos, y los propios microbios a menudo carecen de genes clave que les permitirían vivir de forma independiente.
Pero incluso estados como este no alcanzan la situación que se encuentra en las mitocondrias y los cloroplastos. Estos orgánulos están completamente integrados en la célula y se duplican y distribuyen cuando las células se dividen. También tienen genomas mínimos, y la mayoría de sus proteínas son producidas por la célula e importadas a los orgánulos. Este nivel de integración es producto de más de mil millones de años de evolución desde que comenzó la relación endosimbiótica.
También es aparentemente un proceso difícil, debido a su aparente rareza. Más allá de las mitocondrias y los cloroplastos, sólo hay un ejemplo confirmado de endosimbiosis más reciente entre eucariotas y una especie bacteriana. (Hay varios casos en los que otros eucariotas han incorporado algas eucariotas. Debido a que estas células tienen genética compatible, esto ocurre con mayor frecuencia).
Por eso, encontrar otro ejemplo es una perspectiva tan apasionante.