El nitrógeno forma más del 70% de la atmósfera de nuestro planeta, pero desde que la tierra se formó y la atmósfera cambió de reductora a oxidante y la vida en el planeta pasó de organismos unicelulares a pluricelulares, la disposición de este elemento para las primeras plantas no era suficiente debido a que el nitrógeno se encontraba de forma molecular (N2). Una manera de resolver este problema fue que plantas como los helechos se asociaron a un grupo de bacterias (cianobacterias), cuya característica importante es que pueden convertir el N2 en amonio (NH4), el cual es de fácil asimilación para las plantas. Esta actividad es denominada fijación de nitrógeno.
Hace 65 millones de años, después de la extinción de los dinosaurios, durante el paleoceno surgieron las plantas con flores, entre ellas las leguminosas, por ejemplo el frijol (Phaseolus vulgaris), un grupo de plantas muy diversas que actualmente se encuentran distribuidas por todo el planeta. Este éxito adaptativo se debió a que se asociaron con otro grupo de bacterias fijadoras de nitrógeno. Entre ellas se encuentran especies de los géneros Rhizobium y Paraburkholderia. Esta asociación es única entre estos dos organismos tan distintos y tiene lugar en las raíces de las leguminosas, en donde se forman pequeñas bolitas llamadas nódulos.
Pero, ¿cómo se comunican las plantas y las bacterias para asociarse entre ellas?
Las bacterias se encuentran viviendo en el suelo y en su material genético contienen una serie de genes llamados nod, los cuales son responsables de liberar señales químicas que son reconocidas por las células de la raíz del frijol, en ese momento la célula formará un túnel hacia su interior para que la bacteria pueda pasar, la cual se cubrirá de una capsula para evitar que el sistema de defensa de la planta la ataque. Al entrar la bacteria en la célula, esta empezará a dividirse y formar un nódulo en la raíz. A la par, la bacteria comenzará la fijación biológica del nitrógeno ya que se expresan los genes nif que hay en su genoma.
La fijación biológica de nitrógeno es el principal aporte a la planta, mientras que la planta provee a la bacteria de fuentes de carbono para su desarrollo, de esta manera ambas se ven beneficiadas y por lo tanto viven en simbiosis.
¿Para qué sirve conocer esta simbiosis?
Conocer y estudiar la simbiosis de estos dos organismos ayuda a la búsqueda de nuevas estrategias para el desarrollo de una agricultura sustentable. Como se mencionó anteriormente el nitrógeno es indispensable para la vida en la tierra y los microorganismos fijan el nitrógeno para que lo aprovechen las plantas, además de que muchos pueden aportar otros nutrientes de difícil asimilación como el fósforo y el hierro y también producen hormonas de crecimiento vegetal e incluso pueden servir como herramientas de defensa contra enfermedades para la plantas.
Es así que los microorganismos representan una alternativa al uso de fertilizantes químicos y pesticidas en la agricultura, ya que el uso inadecuado de estos agentes representa una vía de contaminación al planeta. Sin embargo, es largo el camino que se debe recorrer para que puedan ser utilizados como biofertilizantes. Por ejemplo, una bacteria que se aisló del suelo del frijol y que promueve el crecimiento vegetal, primero se debe identificar como no patógena, después hay que comprobar que el beneficio que aporta a la planta sea mayor al fertilizante químico y por último buscar una estrategia de producción y presentación. Ya que es importante lograr que la bacteria llegue viva y pueda proliferar en el cultivo.
De esta manera, seres tan pequeños como las bacterias pueden ayudar al planeta.