A finales del siglo XIX las raíces de las plantas leguminosas fueron el escenario del descubrimiento de un proceso biológico asombroso: la fijación de nitrógeno atmosférico. Este hallazgo demostró que en los nódulos de las raíces de estas plantas tenía lugar una simbiosis con ciertos microorganismos basada en el intercambio de sustancias. A cambio de los azúcares producidos por la planta durante la fotosíntesis, los microorganismos le proporcionan nitrógeno obtenido desde la atmósfera para sintetizar proteínas. Motivados en parte por este descubrimiento, Fritz Haber y Carl Bosch desarrollaron a comienzos del siglo XX la síntesis química de fertilizantes agrícolas a partir de nitrógeno atmosférico. La fijación de nitrógeno a escala industrial, conocida como el proceso Haber-Bosch, es considerada por muchos como el avance tecnológico más importante del siglo XX. En la actualidad, el alimento de aproximadamente la mitad de la población mundial depende del proceso que brillantemente idearon Haber y Bosch, por el que fueron galardonados con el Nobel de Química.
Pero, ¿en qué consiste la fijación biológica de nitrógeno y quiénes son los microorganismos que poseen esta asombrosa capacidad? El nitrógeno es un elemento esencial en la biosfera, imprescindible para el crecimiento de plantas en ecosistemas terrestres y acuáticos. A pesar de que se encuentra en grandes cantidades en la atmósfera, únicamente un pequeño grupo de bacterias y arqueas son capaces de utilizar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en amonio. El resto de organismos se tiene que conformar con formas de nitrógeno menos abundantes, pero energéticamente más baratas a la hora de asimilarlas, como son el nitrato o el amonio. Es decir, estos microorganismos fertilizan de forma natural los ecosistemas, lo que estimula la fotosíntesis y crecimiento de las plantas que sustentan las cadenas alimentarias, así como la retirada de dióxido de carbono de la atmósfera. Así que tu huerta agradecerá que plantes habas, guisantes, lentejas…
Hubo que esperar hasta comienzos del siglo XX para que este proceso se describiese por primera vez en ecosistemas marinos. Y desde entonces, ¿qué hemos aprendido sobre la fijación biológica de nitrógeno en mares y océanos? Hasta hace poco se creía que, en el océano, la incorporación de nitrógeno atmosférico por parte de microorganismos era un proceso restringido a las capas cálidas superficiales de regiones tropicales donde hay muy poco nitrato y amonio. Sin embargo, en los últimos años se ha demostrado la presencia y actividad de organismos fijadores en latitudes templadas y frías, ampliando el rango de ambientes donde la fijación podría ser relevante. Estas evidencias, junto con una enorme curiosidad por descubrir si la fijación de nitrógeno es relevante en las productivas Rías Gallegas, nos animaron a solicitar financiación a la Xunta de Galicia para echarnos a la mar y estudiar este proceso en la Ría de A Coruña. Así nació el proyecto NICANOR y mi tesis doctoral.
¿Qué hemos descubierto tras 20 meses de muestreos? En primer lugar, que no hay sensación más desagradable que la del mareo en el mar, especialmente si este mar es el del Golfo Ártabro y nos encontramos en invierno. Además, nuestros resultados revelaron la existencia de una sorprendente diversidad de organismos fijadores, cuya presencia y actividad varían a lo largo del año en función de las condiciones ambientales. El principal fijador fue la cianobacteria unicelular UCYN-A, considerada uno de los fijadores más importantes a nivel global debido a su amplia distribución. Los valores más altos de fijación se observaron en aguas superficiales durante condiciones de afloramiento y estratificación térmica de verano. La cantidad de nitrógeno incorporada en la Ría a través de este proceso resultó ser pequeña en comparación con la fertilización asociada al afloramiento de aguas profundas cargadas de nutrientes. Sin embargo, en el escenario actual de cambio global, el debilitamiento del afloramiento observado en el margen Ibérico en las últimas décadas y el calentamiento del océano podrían aumentar la importancia de los fijadores de nitrógeno en el futuro.
¿Y ahora qué? NICANOR tan sólo ha dado los primeros pasos en la investigación de la fijación de nitrógeno en un sistema tan dinámico como las Rías Gallegas. El proyecto REMEDIOS le ha tomado el relevo para cuantificar el proceso e identificar a los organismos responsables con una mayor resolución temporal y espacial. Esto nos ayudará a comprender mejor los factores que regulan la fijación en aguas productivas de latitudes templadas y predecir los cambios que pueden ocurrir en el futuro. Los resultados obtenidos hasta ahora en las Rías de Vigo y Pontevedra son prometedores. Y es que, sobre fijación, las Rías todavía tienen mucho que contarnos.
Víctor Moreira