La evolución ha ido seleccionando mutaciones que eliminan la posibilidad de simbiosis de fijación de nitrógeno en plantas que ya la tenían.
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El nitrógeno es un elemento imprescindible para la vida. Este elemento es abundante en la atmósfera, pero en forma de gas es muy difícil que pueda incorporarse a los organismos vivos. La baja reactividad química del nitrógeno gaseosos es una de las razones. De hecho, sólo unas pocas bacterias son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico y sintetizar compuestos que sí son asimilables por la plantas.
Algunas plantas, solo 10 familias de cuatro órdenes de plantas con flores (Fabales, Fagales, Cucurbitales y Rosales) que incluye a las legumbres o las mimosas, han buscado un truco para poder prosperar en suelos pobres en nitratos. Estas plantas han creado una relación simbiótica con bacterias fijadoras de nitrógeno. Evolucionaron para crear unos nódulos que albergan estas bacterias. Allí les proporcionan azúcares y las bacterias proporcionan compuestos de nitrógeno a la planta.
La pregunta es por qué no todas las plantas han llegado a un acuerdo similar. Las otras 18 familias e incluso algunas especies de esas 10 familias no poseen esta relación. Ahora un grupo de investigadores de un consorcio alemán, francés y chino parece haber dado con la respuesta. Al parecer, esta relación simbiótica es muy difícil de mantener, pues otras bacterias no fijadoras de nitrógeno podría sabotear el sistema. La investigación es importante porque algunas plantas de gran importancia agrícola, como la soja o los cacahuetes emplean esta simbiosis.
Estos científicos realizaron un estudio comparativo entre los genomas de 37 plantas ya secuenciados más otros 10 genomas que secuenciaron ellos mismos. Gracias ello demuestran que la capacidad de formar nódulos se ha perdido en repetidas ocasiones a lo largo del curso de la evolución.
Para sorpresa de todos, los análisis revelaron que varias plantas de estos grupos, como las fresas, las moras o los manzanos, poseyeron estos nódulos en el pasado, pues en sus genomas todavía quedan restos genéticos de ello. Eso significa que en el pasado sí tenían la capacidad de establecer una relación simbiótica con bacterias fijadoras del nitrógeno, pero la perdieron más tarde y esto fue seleccionado por la evolución.
Esta capacidad de formación de nódulo ha sido deshabilitada repetidas veces mediante mutaciones a lo largo de varios linajes. Como los genes originales funcionales estaban en el antepasado común, esto significa que esta capacidad simbiótica no ha aparecido varias veces a lo largo de la evolución, sino que apareció en el pasado, se diversificaron las distintas especies y luego se ha ido perdiendo. Normalmente, cuando algo así ocurre, se asocia a alguna desventaja por selección, pese a lo positivo que es disponer de nitrógeno asimilable en este caso.
Una de las posibles razones para la ruptura tan frecuente de esta relación simbiótica puede que sea que otras bacterias hayan evolucionado para parasitar los nódulos sin dar nada a cambio, por lo que se selecciona por evolución la pérdida de los mismos y que así la planta escape de la explotación.
Otras explicación es que la simbiosis ya no beneficie a la planta, como cuando hay un suministro estable de nitrógeno o que sean otros elementos, como el fósforo, los que limiten por su escasez el crecimiento de la planta y no el nitrógeno.
En todo caso, este consorcio no ha demostrado la causa concreta de esta selección.
Desde hace tiempo se está realizando un esfuerzo para dotar a plantas de importancia agrícola de estos nódulo por ingeniería genética y que así puedan obtener por simbiosis el nitrógeno necesario y, de este modo, no se necesite utilizar fertilizantes cuyos efectos para el medio ambiente son, a veces, discutibles. Así que este estudio puede tener implicaciones en ello.
El estudio nos sugiere que la cooperación puede ser rota cuando aparecen entes que parasiten y exploten el sistema a costa de los demás.
La evolución puede, por tanto, favorecer o no la competitividad. Incluso puede favorecer la cooperación, porque, como otras cosas en evolución, esto puede ser revertido. Al fin y al cabo, no hay una dirección privilegiada o una plan en la evolución.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Foto de altramuz silvestre: Steve Moses, vía Flickr.