Nuevos descubrimientos sobre el ciclo del nitrógeno: qué hace que la vida sea posible

Nuevos descubrimientos sobre el ciclo del nitrógeno: qué hace que la vida sea posible

26 de abril de 2019

El nitrógeno es un componente central de todas las moléculas vitales, por lo que el intercambio de este elemento entre la atmósfera y la materia orgánica es esencial para la vida en la tierra. Una de las rutas prinicipales para este intercambio, descubierto en los 90´s, es el proceso anammox que se da en ciertas bacterias.

Bacteria Anammox - un atajo por la mitad del ciclo del nitrógeno.   Aumentar imagen
Bacteria Anammox - un atajo por la mitad del ciclo del nitrógeno.  

Un intermediario en el proceso de anammox es la hidracina: una sustancia altamente reactiva que también se usa como combustible para cohetes. Un equipo de investigación del IMP para la Investigación Médica, el MPI para Biofísica, la Universidad Radboud en los Países Bajos y el MPI para Microbiología Marina pudieron describir la estructura de la enzima que cataliza el último paso del proceso: convierte la hidracina en gas nitrógeno y almacena la energía liberada. Los resultados, que se han publicado en Science Advances, muestran una red sin precedentes de grupos hemo que absorbe la gran cantidad de electrones liberados durante la transformación química.

El nitrógeno, en forma de gas nitrógeno (N2), representa aproximadamente el 80 por ciento de nuestra atmósfera. Todos los organismos vivos requieren nitrógeno, porque es un componente importante de sus moléculas esenciales. Sin embargo, la forma en que se presenta el nitrógeno en la atmósfera no puede ser utilizado directamente por la mayoría de los organismos, sino que primero debe transformarse. Esta transformaciónla realizan un número de bacterias contribuyendo, así, al ciclo del nitrógeno

Bacterias Anammox: un atajo en el ciclo del nitrógeno

En la década de 1990, científicos descubrieron un proceso único en bacterias: la oxidación anaeróbica de amonio (anammox). "Hoy asumimos que este proceso elimina entre un 30 y un 70 por ciento del nitrógeno de los océanos cada año", explica Thomas Barends, líder del grupo de investigación del Instituto Max Planck para la Investigación Médica en Heidelberg. En este proceso, las bacterias convierten el nitrito y el amonio en nitrógeno molecular (N2) y agua y extraen energía de la célula. La molécula de hidracina se forma en un paso intermedio. Debido a que es muy reactivo, la hidracina es un combustible común para cohetes. Sin embargo, su uso por las bacterias como combustible metabólico es bastante exótico, y muy sorprendente para los organismos vivos, ya que la hidracina es muy tóxica.

"La producción y oxidación de hidracina por las bacterias anammox es única", dice Boran Kartal del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen. "Estudios anteriores han descrito las propiedades catalíticas y espectroscópicas de la hidracina deshidrogenasa. Ahora, nuestros colegas en el MPI para la Investigación Médica en Heidelberg han resuelto el enigma de cómo optimizar la oxidación de la hidracina al cablear los grupos hemo de una manera especial, simplificando así la transferencia de electrones ".

 
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