Las cianobacterias

 

Las cianobacterias son organismos antiguos que se caracterizan por conjugar el proceso de la fotosíntesis oxigénica con una estructura celular típicamente bacteriana. Al ser responsables de la primera acumulación de oxígeno en la atmósfera, las cianobacterias han tenido una enorme relevancia en la evolución de nuestro planeta y de la vida en él. En la actualidad presentan una amplia distribución ecológica, encontrándose en ambientes muy variados, tanto terrestres como marítimos, e incluso en los más extremos, siendo la fotoautotrofía, fijando CO2 a través del ciclo de Calvin, su principal forma de vida, y contribuyendo de manera importante a la productividad primaria global de la Tierra. En relación con esto, es también relevante el hecho de que muchas cianobacterias sean capaces de fijar el nitrógeno atmosférico, siendo, a su vez, capaces de hacerlo en condiciones de aerobiosis (de hecho, ciertas cianobacterias representan los mayores fijadores en amplias zonas oceánicas contribuyendo de forma importante a la cantidad total de nitrógeno fijado en vida libre). La existencia conjunta de la fotosíntesis y de la fijación de nitrógeno ha requerido el diseño de estrategias que hagan posible el funcionamiento de ambos procesos antagónicos desde el punto de vista de sus requerimientos ambientales. Entre tales estrategias la separación en el tiempo o en el espacio de ambas funciones permite el desarrollo normal de la célula en condiciones de bajos niveles de nitrógeno combinado. En este sentido, merece particular mención la capacidad de algunas estirpes filamentosas de desarrollar unas células enormemente especializadasen la fijación del nitrógeno, heterocistos, en ambientes aeróbicos. Estas células se diferencian a partir de determinadas vegetativas, situadas a espacios semirregulares a lo largo del filamento, mediante un proceso que provoca drásticos cambios, tanto estructurales como funcionales, encaminados a aumentar la eficacia del proceso de fijación y a la protección de éste frente al oxígeno (tanto ambiental como el producido mediante la fotosíntesis oxigénica). Las bases moleculares del proceso de diferenciación de los heterocistos y el establecimiento del patrón de distribución de los mismos en el filamento cianobacteriano constituyen uno de los campos más activos en el estudio actual de las cianobacterias y, asimismo, representa un modelo simple de establecimiento de patrones espaciales de diferenciación cuyo estudio puede abordarse con la gran variedad de herramientas desarrolladas para el análisis genético-molecular de las cianobacterias, que incluyen la construcción de estirpes y la disponiblidad de la secuencia completa de los genomas de más de 30 de ellas, lo que está posibilitando un gran avance en el estudio de la filogenia y la evolución de este filum bacteriano.
Muchas cianobacterias juegan un papel importante en el desarrollo de cultivos como el arroz. Anabaena azollae, en simbiosis con helechos, proporciona hasta 50 kg de nitrógeno/ha siendo la utilización de este sistema fijador general en muchas regiones del sudeste asiático. Para más información, el próximo enero aparecerá el siguiente libro: The cyanobacteria: molecular biology, genomics and evolution. A. Herrero y E. Flores, (eds.). Caister Academic Press (2008).

(Con la contribución de Antonia Herrero, Instituto de Biología Vegetal y Fotosíntesis, CSIC.)