Bacterias fijadoras de nitrógeno se aliaron con algas unicelulares y originaron nuevas especies hace 90 millones de años, en el Cretáceo Tardío, según una investigación liderada por el Instituto de Ciencias del Mar (ICM) del CSIC.
El trabajo, que publica la revista "Nature Communications", ha caracterizado la estrecha relación de simbiosis existente entre dos organismos marinos microscópicos.
En esta relación, células del grupo de las cianobacterias viven en simbiosis dentro de algas unicelulares, de mayor tamaño, y ambas intercambian nutrientes entre sí.
Según los resultados del estudio, esta relación se mantiene desde hace más de 90 millones de años y desempeña un papel clave en el ciclo de nitrógeno en los océanos.
El trabajo, que parte de datos obtenidos en la expedición Tara Oceans, ahonda en este sistema simbiótico compuesto por la cianobacteria UCYN-A y un alga unicelular del grupo de las primnesiofíceas.
En esta relación de conveniencia, la cianobacteria aporta nitrógeno a su hospedador, el alga, mientras que ésta realiza la fotosíntesis y produce materia orgánica a partir del carbono de la cual se puede beneficiar el simbionte.
El estudio también tiene implicaciones en biología evolutiva ya que las células hospedadoras habrían podido actuar como barrera física que impidiera el intercambio genético de las cianobacterias simbiontes y eso podría haber dibujado su especiación. "El carácter obligado de esta simbiosis junto con la reducción del genoma sufrido por UCYN-A y la expresión de sus genes, centrada principalmente en la fijación de nitrógeno, hace pensar que estamos ante un proceso evolutivo similar al que dio lugar a los cloroplastos en las plantas, es decir, a la formación de un orgánulo de origen bacteriano cuya función será aportar nitrógeno a su hospedador", ha explicado el primer autor de esta investigación, Francisco M. Cornejo.
Tal y como ocurre en sistemas terrestres bien caracterizados como el de las
leguminosas, por ejemplo, la relación simbiótica con los microorganismos capaces de fijar nitrógeno atmosférico proporciona una ventaja adaptativa a ambos.
Esta premisa no pierde validez en ambientes marinos, donde el nitrógeno,
componente esencial de los aminoácidos que forman las proteínas y de los ácidos nucleicos como el ADN, es uno de los nutrientes más limitantes en la producción primaria oceánica.
El trabajo aporta imágenes de microscopía de epifluorescencia que demuestran cuán específica es esta simbiosis.
De hecho, los investigadores han identificado dos linajes de este conjunto simbionte-hospedador, entre los cuales las especies son ligeramente distintas. El estudio sugiere, por tanto, que la simbiosis ha favorecido el proceso de especiación a partir de un ancestro común a los dos hospedadores descritos, así como de otro antepasado también común a los dos simbiontes.
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