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El superpoder de las bacterias: ¿cómo convierten el nitrógeno del aire en nutrientes para las plantas?
En nuestras vidas hay algunas cosas que a menudo pasamos por alto, pero que afectan la vida en la Tierra todo el tiempo y en todas partes. El nitrógeno, como elemento que se encuentra comúnmente en la naturaleza, es de evidente importancia para el crecimiento de las plantas. Lo sorprendente es cómo este nitrógeno, que no puede ser utilizado directamente por las plantas, se convierte en los nutrientes que necesitan. Las bacterias juegan un papel indispensable detrás de este proceso.
Introducción básica al ciclo del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno es la conversión biogeoquímica del nitrógeno en diversas formas químicas en la atmósfera y los ecosistemas terrestres y marinos. Aunque el 78% de la atmósfera de la Tierra es nitrógeno, no está en una forma que las plantas puedan utilizar directamente. Por lo tanto, la utilización efectiva del nitrógeno depende en gran medida de la conversión de microorganismos.
Fijación de nitrógeno
En el primer paso del ciclo del nitrógeno, el gas nitrógeno (N2) debe convertirse en nitrato (NO3) o nitrito (NO2), un proceso llamado fijación de nitrógeno. La fijación de nitrógeno en la naturaleza se realiza principalmente por unos microorganismos llamados bacterias fijadoras de nitrógeno, que tienen enzimas que pueden convertir el gas nitrógeno en amoniaco. De hecho, cada año los rayos fijan entre 500 y 1.000 millones de kilogramos de nitrógeno, pero la mayor parte de la fijación de nitrógeno la llevan a cabo estas bacterias de vida libre o simbióticas.
La fijación del nitrógeno es un proceso sumamente importante en la naturaleza. Gracias a la acción de estas bacterias, el nitrógeno puede convertirse en una forma que las plantas pueden utilizar, lo que favorece aún más su crecimiento.
Asimilación de nitrógeno
Las raíces de las plantas pueden absorber nitratos o iones de amonio del suelo. En este proceso, el nitrato se convierte primero en nitrito y luego en iones de amonio, que son materias primas importantes para los aminoácidos, ácidos nucleicos y clorofila que necesitan las plantas.
Aminación
Cuando las plantas o los animales mueren, o cuando los animales producen desechos, el nitrógeno está inicialmente presente en forma orgánica. A medida que actúan las bacterias o los hongos, este nitrógeno orgánico se convierte en amonio (NH4+), un proceso llamado amonificación o mineralización. Durante este proceso, varias enzimas juegan un papel importante, ayudando a convertir el nitrógeno orgánico en una forma que las plantas puedan utilizar. "Este proceso permite al organismo reciclar nutrientes".
Nitrificación
La nitrificación es el proceso de conversión de amonio en nitratos, que se lleva a cabo principalmente por bacterias específicas en el suelo. En primer lugar, el amoníaco es oxidado por ciertas bacterias en nitritos, que luego se convierten en nitratos. A través de esta serie de conversiones, el amoníaco se convierte en nitratos no tóxicos que pueden ser absorbidos de forma segura por las plantas.
DesnitrificaciónCuando el ciclo del nitrógeno está a punto de completarse, la desnitrificación convierte los nitratos en gas nitrógeno. Este proceso se produce principalmente en un entorno anaeróbico y es responsable de algunas bacterias específicas. Estas bacterias utilizan el nitrato como aceptor de electrones respiratorios, convirtiéndolo en gas nitrógeno que las plantas no pueden utilizar, permitiendo que el ciclo del nitrógeno funcione completamente.
Influencia humana en el ciclo del nitrógeno
Las actividades humanas, como el uso excesivo de fertilizantes y las emisiones industriales, han alterado significativamente el ciclo global del nitrógeno. Estos cambios no sólo afectan la salud de los ecosistemas naturales, sino que también tienen un impacto negativo en la salud humana. A medida que aumenta la demanda humana de nitrógeno, el equilibrio de este ciclo se ve puesto en tela de juicio.
"Si bien las bacterias desempeñan un papel importante en la transformación del nitrógeno, ¿estamos alterando inadvertidamente este equilibrio natural?"
