Microorganismos que crecen bajo Óxido Nítrico

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Un estudio arroja luz sobre transformaciones microbianas mediante esta molécula

El óxido nítrico es una molécula versátil, sorprendente e importantísima para todo ser vivo como también para nuestro entorno. Es altamente reactiva y tóxica, empleándose como molécula de señalización. Penetra en la capa de ozono hacia nuestro planeta siendo precursora de gases de efecto invernadero como el óxido nitroso (N2O). Los óxidos de nitrógeno, además, son contaminantes emitidos junto a otros gases, por ejemplo en motores a combustión de coches, siendo dañinos para la salud humana.

Curiosamente, mucho antes de que hubiese oxígeno en la tierra, el óxido nítrico estaba disponible como oxidante de alta energía y pudo haber jugado un papel fundamental en el surgir y evolución de la vida en la tierra. Un estudio recientemente publicado en Nature Communications y realizado por el científico Boran Kartal y colaboradores de Max-Planck, arroja nueva luz en la transformación microbiana mediante esta molécula.

Sí que pueden — con efecto para nuestro clima

Una pregunta importante respecto al óxido nítrico quedaba sin respuesta hasta ahora: ¿pueden los organismos emplearlo para crecer?. «Podría pensarse que sí» explica Kartal, «el óxido nítrico ha estado presente desde la aparición de vida en la tierra». Sin embargo, no se ha encontrado ningún microorganismo creciendo bajo NO — hasta ahora. Kartal y sus colaboradores de la Universidad de Radboud en Países Bajos, han descubierto que la bacteria anaerobia oxidante de amonio (anammox) emplea directamente NO para crecer. En detalle, estos microorganismos acoplan la oxidación de amonio junto a la reducción de NO, produciendo nada más que nitrógeno gaseoso (N2) durante el proceso.

Por último — la única producción de N2 — es curiosa. Algunos microorganismos convierten NO a óxido nitroso (N2O), el cual es un potenciador de gases de efecto invernadero. N2, por contraparte, es inocuo. Incluso, cada molécula de NO que se transforma en N2 en vez de N2O es una molécula menos agravando el cambio climático. «De esta forma, la bacteria anammox reduce la cantidad de NO disponible para la producción y reduce la cantidad liberada de gases de efecto invernadero» explica Kartal. «Nuestro trabajo es interesante y comprensible sobre como la bacteria anammox puede regular las emisiones de N2O y NO desde ecosistemas naturales y humanos, como son las plantas de tratamiento de desechos, donde estos microorganismos ayudan a liberar N2 a la atmósfera».

Replantear el ciclo del nitrógeno

El óxido nítrico es una molécula central en el ciclo global del nitrógeno. «Estos descubrimentos cambian nuestra forma de entender el ciclo del nitrógeno en la tierra. El óxido nítrico se ha considerado principalmente como una toxina pero, ahora hemos demostrado que la bacteria anammox puede vivir de la conversión de NO a N2», dice Kartal. El presente estudio genera nuevas preguntas. «Anammox, un proceso microbiano globalmente importante en el ciclo del nitrógeno, es relevante para el clima de la tierra haciendo que no funcione de la manera que asumimos que realizaba. Además, otros microorganismos, de los cuales hemos investigado, podrían también estar utilizando NO directamente. La bacteria anammox crezciendo bajo óxido nítrico podría darse, basicamente, en cualquier lugar», continúa Kartal.

Una respuesta, muchas preguntas

Actualmente, Kartal y su grupo del Instituto Max Planck, en Bremen, están explorando diferentes ecosistemas por todo el mundo, a la caza de microorganismos especializados en la conversión de óxido nítrico. Quieren entender mejor como los microorganismos emplean el NO en medios tanto en presencia como ausencia de oxígeno. Esto fijará el camino para descubrir nuevas enzimas involucradas en transformaciones mediante óxido nítrico. «Básicamente, queremos entender como los organismos pueden vivir bajo NO».

¿Qué es anammox?

Anammox, abreviatura para oxidación anaeróbia de amonio, es un importante proceso microbiano global en el ciclo del nitrógeno. Tiene lugar en muchos medios naturales y humanos. En el proceso, los iones nitrito y amonio se convierten directamente en nitrógeno, agua y nitrato.

Anammox es responsable de aproximádamente el 50% del N2 gaseoso producido en los océanos. Además se eliminan grandes cantidades de nitrógeno biodisponible de los mares. Este nutriente de nitrógeno, entonces, no está disponible para otros organismos. Por este motivo, anammox puede controlar la productividad primaria del oceano.

El proceso de anammox también es interesante en tratamiento de aguas residuales. Eliminando los compuestos nitrogenados con ayuda de la bacteria anammox, siendo más barata que los medios tradicionales y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero como el CO2.

Puede consultar la publicación completa en el siguiente enlace:

https://www.nature.com/articles/s41467-019-09268-w