El nitroplasto descubierto: un orgánulo fijador de nitrógeno en un alga marina

Según un nuevo estudio, un endosimbionte bacteriano fijador de nitrógeno de las algas marinas está evolucionando hacia un orgánulo fijador de nitrógeno, o nitroplasto, ampliando así una función que se pensaba que era desempeñada exclusivamente por células procariotas a eucariotas. Las células eucariotas son notablemente complejas y contienen varios orgánulos, estructuras especializadas en el interior de una célula viva con funciones biológicas específicas. Dos de estos orgánulos, las mitocondrias y los cloroplastos, desempeñan un papel clave en el metabolismo energético y la fotosíntesis, respectivamente, y probablemente evolucionaron a partir de la integración de bacterias endosimbióticas en la célula eucariota. La fijación biológica de nitrógeno (N2) o conversión del gas N2 atmosférico en amoníaco biológicamente disponible, es un proceso metabólico clave que mantiene la fertilidad de los sistemas acuáticos y terrestres. Se sabe que la fijación de N2 en eucariotas solo se produce a través de diversas asociaciones simbióticas con microbios procariotas capaces de fijar N2. Sin embargo, la naturaleza de estas relaciones simbióticas es poco comprendida y hasta la fecha no se había descrito un orgánulo fijador de N2 en células eucariotas. Tyler Coale y sus colegas investigaron las interacciones entre Candidatus Atelocyanobacterium thalassa o UCYN-A, una cianobacteria fijadora de N2 metabólicamente simplificada que es un endosimbionte conocido del alga marina unicelular Braarudosphaera bigelowii. A través de imágenes subcelulares obtenidas mediante tomografía de rayos X suaves para visualizar la morfología y división celular de las algas, Coale y sus colaboradores observaron un ciclo celular coordinado en el cual el endosimbionte UCYN-A se divide separándose equitativamente entre las células hijas de B. bigelowii, de manera similar a como se transmiten los orgánulos de cloroplastos y mitocondrias durante la división celular. Además, análisis proteómicos y genómicos adicionales muestran que UCYN-A contiene numerosas proteínas que son importadas desde el núcleo de la célula huésped eucariota, incluidas las esenciales para el metabolismo celular y el control del ciclo celular. Según Coale y sus colaboradores, estos hallazgos sugieren que UCYN-A ha evolucionado más allá de la endosimbiosis y funciona como una etapa evolutiva temprana de un orgánulo fijador de N2. "El nitroplasto representa un caso paradigmático de orgánulo eucariota que complementa las necesidades de energía, carbono y nitrógeno del alga huésped y es otro ejemplo de cómo la ecología es el escenario donde tiene lugar la evolución", escribe Ramon Massana en un artículo de Perspective relacionado.