El nitrógeno es un componente fundamental de los aminioácidos (que conforman las proteínas) y de los ácidos nucleicos (información genética) de todos los seres vivos y, por lo tanto, es fundamental para la vida. En este sentido, este compuesto representa el nutriente más importante para el crecimiento de las plantas y, por lo tanto, para la agricultura. Las plantas pueden captarlo desde el suelo en forma de amonio o nitratos, gracias a la acción de microorganismos que descomponen la materia orgánica o que son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico.
De forma artificial el hombre puede aportar nitrógeno a los suelos agrícolas mediante fertilizantes químicos, con las consecuencias y peligros medioambientales que derivan de ello.
En la atmósfera, el nitrógeno se encuentra formando moléculas de dos átomos (N2) unidos fuertemente por tres enlaces. Solo una enzima denominada nitrogenasa es capaz de romper estos enlaces y unir el nitrógeno a hidrógeno, formando amonio (NH4) asimilable por las raíces de las plantas. Dentro del grupo de bacterias capaces de realizar esta reacción química se encuentran dos géneros capaces de formar relaciones simbióticas con plantas, aportándoles nitrógeno y obteniendo azúcares como recompensa. Estos géneros se denominan Rhizobium, bacterias formadoras de nódulos en leguminosas, y Frankia, bacterias filamentosas formadoras de nódulos en plantas actinorrícicas leñosas, como los alisos.
El caso de los cereales
Por lo tanto, existe una amplia gama de cultivos de elevado interés agrícola y económico, como son los cereales, base de la alimentación mundial, que no son capaces de relacionarse simbióticamente con bacterias fijadoras de nitrógeno, requiriendo del aporte artificial-químico de este elemento para poder obtener buena productividad.
Con el fin de reducir la dependencia de fertilizantes nitrogenados químicos en los países desarrollados y de aumentar la productividad de estos cultivos en países en vías de desarrollo, un grupo de investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP, Madrid) y del Massachussetts Institute of Technology (MIT) pretende introducir los genes de la enzima nitrogenasa en estas plantas, haciendo que sean capaces de fijar por sí mismas el nitrógeno atmosférico.
Esto es algo muy complejo, pues la enzima está formada por dos subunidades y codificada por varios genes, además, la presencia de oxígeno degrada la enzima, razón por la cual nunca se pensó en que fuera funcionalmente activa en plantas, hongos o animales.
Lo que estos investigadores han conseguido es introducir 9 genes de esta enzima en el genoma de la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae) y que sea capaz de formar la nitrogenasa dentro de sus mitocondrias (orgánulos responsables de la respiración celular). En ese lugar la enzima no es degrada, pero aún no han conseguido que sea completamente activa y capaz de fijar el nitrógeno atmosférico.
Esto representa un gran avance en la posible futura transformación de cereales capaces de fijar nitrógeno por sí mismos, ayudando enormemente a los pequeños agricultores de los países del África Subsahariana. Por ello, este proyecto de investigación está financiado por la Fundación Bill & Melinda Gates.
