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investigación de hierbas marinas

Adopta una estrategia que es casi desconocida en el mar

Tiene una relación simbiótica con las bacterias fijadoras de nitrógeno

Las praderas de exuberantes hierbas marinas verdes que salpican las regiones costeras de todo el mundo están ganando reconocimiento como importantes hábitats marinos y sumideros de carbono, pero todavía hay mucho que no sabemos sobre cómo viven estas plantas marinas.

Por ejemplo, los científicos han asumido que las hierbas marinas, como muchas otras plantas marinas, absorben importantes nutrientes como el nitrógeno directamente del agua de mar y los sedimentos circundantes.

Pero un nuevo estudio muestra que en realidad las hierbas marinas usan una técnica para adquirir nitrógeno que prevalece entre los frijoles, los guisantes y otras legumbres terrestres, pero que es extremadamente rara en el océano: tienen una relación simbiótica con las bacterias fijadoras de nitrógeno.

En el mar Mediterráneo, la hierba marina de Neptuno (Posidonia oceanica o Poseidonia mediterranea) crece en vastas praderas. Sin embargo, los nutrientes, dice Wiebke Mohr, microbióloga marina del Instituto Max Planck de Microbiología Marina en Bremen, Alemania, están prácticamente ausentes en el agua. "Sabíamos que debía tener una fuente diferente de nutrientes", dice ella.

Mohr y sus colegas sabían que las bacterias fijadoras de nitrógeno (bacterias que convierten el gas nitrógeno en amoníaco, una forma del elemento que pueden usar las plantas) estarían involucradas de alguna manera, ya sea viviendo en la superficie de las raíces de las plantas o en el sedimento circundante. Así que ahí fue donde Mohr y sus colegas fueron a buscarlas. Pero lo que encontraron fue inesperado: bacterias, sí, pero viviendo dentro de las raíces de las plantas, no fuera de ellas.

interacción simbiótica hierbas bacterias

Imagen: Esquema de la interacción simbiótica entre Ca. C. neptuna (magenta) y P. oceanica que indica la transferencia de N fijado desde la fijación de N2 (flechas rojo oscuro) y azúcares derivados de plantas (flechas negras); también se indica el potencial para una mayor promoción del crecimiento de las plantas y mecanismos de defensa. ROS, especies reactivas de oxígeno.

El equipo comenzó a estudiar la nueva bacteria, a la que llamaron Celerinatantimonas neptuna en honor a su huésped, la hierba marina de Neptuno. Se sorprendieron al descubrir que la relación entre la bacteria y la planta era muy similar a la que se observa en las leguminosas terrestres. Las bacterias producen amoníaco y, a cambio, las bacterias obtienen para comer los azúcares producidos por las hierbas marinas fotosintetizadoras y un lugar seguro para vivir dentro de las raíces de las hierbas marinas.

"Fue una sorpresa, pero tiene mucho sentido", dice Mohr. "Las hierbas marinas son plantas terrestres que migraron de regreso a los océanos".

simbiosis hierba marina bacteria

Imagen: La simbiosis bajo el microscopio: A la izquierda, una sección transversal a través de una raíz de hierba marina, a la derecha, una imagen de fluorescencia de la bacteria (en rosa) dentro de la raíz de hierba marina. (© Daniela Tienken/Soeren Ahmerkamp/Instituto Max Planck de Microbiología Marina)

La simbiosis es un ejemplo de evolución convergente, cuando los organismos se desarrollan independientemente de la misma manera para superar un obstáculo.

Así como los ancestros de las leguminosas adoptaron bacterias del suelo para poder vivir en suelos pobres en nitrógeno, los ancestros de las hierbas marinas adoptaron una bacteria marina cuando se mudaron al océano que podría ayudarlas a superar la falta de nitrógeno en su nuevo entorno.

"Dos grupos de plantas no relacionados resolvieron el mismo problema de manera similar, usando diferentes bacterias", dice Mohr. También sugiere que la asociación entre las plantas y las bacterias fijadoras de nitrógeno es mucho más antigua de lo que pensábamos: las leguminosas evolucionaron hace solo 60 millones de años, mientras que las hierbas marinas surgieron hace 100 millones de años.

Benjamin Jones, uno de los fundadores de la organización benéfica ambiental Project Seagrass, dice que tener una mejor comprensión de la biología de las hierbas marinas ayudará con los esfuerzos de protección y restauración. "Si sabemos cómo se las arreglan para persistir en ambientes bajos en nitrógeno, podemos restaurarlas en lugares que antes no creíamos que fueran posibles", dice. "Es una nueva forma de pensar dónde ponerlas".

El estudio fue publicado en Nature: Terrestrial-type nitrogen-fixing symbiosis between seagrass and a marine bacterium

Imagen de cabecera: Un investigador del Instituto Max Planck de Microbiología Marina tomando muestras de praderas de fanerógamas marinas en el Mar Mediterráneo. El dispositivo de medición determina el contenido de oxígeno en el fondo del mar. (© Hydra Marine Sciences GmbH)

En noviembre de 2021 publicamos un artículo sobre este mismo tema: Un sumidero natural de CO2 gracias a bacterias simbióticas

Etiquetas: Hierba marinaSimbiosisBacteriaNitrógeno
 
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