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Un estudio realizado por un grupo de investigación del CBMSO (CSIC-UAM) investiga la capacidad de desnitrificación en bacterias termófilas, bacterias que viven a elevadas temperaturas, y prueban su ubicuidad en distintas cepas. Esta investigación cobra importancia al abordar un proceso vital en el reciclaje del nitrógeno, en una bacteria que vive en un ambiente semejante al de la Tierra primitiva y arrojar datos sobre el papel de la transferencia de genes entre distintas especies durante la evolución.
La habilidad de los procariotas (organimos sin núcleo verdadero, como las bacterias) para colonizar nichos que nos están vedados a organismos superiores se debe, en gran medida, a su flexibilidad metabólica a nivel de procesos respiratorios. Así, algunas bacterias son capaces de reemplazar el oxígeno y respirar distintos óxidos de nitrógeno según una secuencia precisa: primero el nitrato se reduce a nitrito, éste a óxido nítrico, que pasa a óxido nitroso y finalmente, a nitrógeno gaseoso. Los microorganismos capaces de realizar este proceso se denominan desnitrificantes y permiten que el nitrato presente en el suelo y el agua vuelva a la atmósfera y se cierre el ciclo del nitrógeno.
El estudio dirigido por el Profesor José Berenguer del Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” (CSIC-UAM) en colaboración con un grupo de la Universidad de Coimbra (Portugal) y publicado recientemente en la revista Environmental Microbiology, investiga este proceso en la bacteria Thermus thermophilus. Este microorganismo se aisló de manantiales termales del Parque Nacional de Yellowstone (USA) y su temperatura óptima de crecimiento es de 70ºC, por lo que ocupa nichos que podrían asemejarse al ambiente común en la Tierra primitiva. Por esta razón la publicación cobra doble importancia, no solo investiga un proceso esencial en el reciclaje de los elementos, sino que lo hace en una bacteria que nos puede aportar datos sobre las primeras etapas de la evolución.
Los autores se preguntan si el agrupamiento genético, o grupo de genes, que permite una desnitrificación parcial en T. thermophilus, al que denominan NCE por su nombre inglés Nitrate respiration Conjugative Element, es ubicuo en otras cepas del mismo microorganismo aisladas de otros lugares. El mismo grupo español ya describió que el NCE produce una enzima respiratoria que cataliza la reducción del nitrato al nitrito (nitrato reductasa: Nar) junto a otra enzima que aporta los electrones necesarios para este proceso químico (NADH deshidrogenasa: Nrc) y genes que regulan su expresión. Con esta base y mediante técnicas de microbiología, genética molecular y bioquímica, los autores demuestran que el NCE está presente en la mayoría de las cepas que investigan, describiendo hechos curiosos como una bacteria que posee el agrupamiento mutado y no puede respirar nitrato en ausencia de oxígeno. También constatan que algunas de estas estirpes llegan más allá y son capaces de terminar el proceso completo de desnitrificación.
La ubicuidad del agrupamiento NCE de Thermus thermophilus se debe a su capacidad de transferencia horizontal de genes mediante un proceso que los microbiólogos denominan conjugación cuya relevancia en la evolución de todos los microorganismos se descubre cada vez más importante, dado que es una forma frecuente mediante la que las bacterias comparten distintas capacidades metabólicas o de resistencia a antibióticos.
El vuelo de los insectos, el camuflaje de los pulpos y la cognición humana son tres ejemplos de innovación evolutiva que se basaron, en parte, en eventos de duplicación de genes hace cientos de millones de años.
Han seleccionado a esta especie como bioindicador para vigilar la acumulación de plásticos en el Atlántico norte. La investigación conjunta del Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC) y la Universidad de Azores indica el umbral a partir del que tomar medidas para controlar y mitigar la presencia de estos contaminantes en el medio marino.
