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Las legumbres obligan a las bacterias a entrar en simbiosis

15.06.2020

Biólogos de ETH Zurich han estudiado cómo las legumbres interactúan con bacterias simbióticas que producen el amonio que necesitan.

Los nódulos de bacterias que viven en las raíces de las leguminosas y producen los compuestos que contienen nitrógeno necesarios para las plantas han sido objeto de gran atención por parte de los científicos durante mucho tiempo. La transferencia de esta simbiosis a otras plantas agrícolas, como los cereales, podría eliminar la necesidad de aplicar fertilizantes nitrogenados. Los hermanos biólogos suizos Bit y Matthias Kristen lograron un progreso significativo en la comprensión del mecanismo de esta simbiosis.

Utilizaron alfalfa truncada (Medicago truncatula) y su nódulo simbionte bacteria Sinorhizobium meliloti como sujetos de prueba en su estudio, estudiando el metabolismo entre los dos organismos mediante el etiquetado isotópico y el análisis bioquímico.

Como resultado, resultó que las bacterias reciben de las plantas no solo compuestos de carbono, como se pensaba anteriormente, sino también, lo que sorprendió a los científicos, el aminoácido arginina rico en nitrógeno. Es decir, las plantas en realidad devuelven el nitrógeno que reciben de los microorganismos. Pero como explican los autores del estudio, esto es parte de una estrategia por la cual las leguminosas obligan a las bacterias del nódulo a entrar en simbiosis. "Contrariamente a la creencia popular, esta simbiosis no se basa en un intercambio voluntario", dice Matthias Kristen.

Los biólogos han logrado establecer que la alfalfa trata a sus bacterias de nódulos de raíz sin piedad y actúa en relación con ellas casi como un agente causante de la enfermedad. La planta suministra carbohidratos a las bacterias, pero al mismo tiempo las priva deliberadamente de oxígeno, creando así condiciones insoportables para los microorganismos. Sin embargo, la arginina ayuda a las bacterias a sobrevivir; con su ayuda, llevan a cabo el metabolismo, durante el cual aprenden a oxidar protones junto con moléculas de nitrógeno. Como resultado de este proceso se produce amonio, que va a la planta.

Según los autores del estudio, este amonio es, de hecho, un subproducto de la lucha de las bacterias del nódulo por su supervivencia en un ambiente agresivo, que les proporcionan las propias leguminosas.

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Nuestro cabello (así como las uñas, garras, pelo de animales, cuernos y pezuñas) se compone principalmente de proteínas de queratina. Las moléculas de queratina están interconectadas por los llamados puentes disulfuro, enlaces químicos entre los átomos de azufre que forman el aminoácido cisteína.

La fuerza y flexibilidad del cabello depende de cuántos de estos puentes disulfuro tenga. Debido a diversas influencias externas, incluidas las cosméticas (como el teñido), los enlaces disulfuro se rompen y, como resultado, tenemos puntas abiertas, que a veces estropean bastante la apariencia.

La solución parece obvia: restaurar los enlaces químicos entre las proteínas. Pero desde hace muchos años, los fabricantes de champús y otros productos para el cuidado del cabello han estado experimentando con diferentes formas de restaurar el cabello, y las cosas están progresando aquí, en el mejor de los casos, con un éxito mixto. Para comprender cuál es el problema aquí, debe recordar que los aminoácidos, los péptidos cortos y las proteínas largas tienen una carga eléctrica que depende de la acidez del medio.

Para "coser" el cabello hacia atrás, se utilizan proteínas y péptidos de origen vegetal o animal: deben encajar en el lugar donde se produjo la ruptura del cabello y unir el azufre de las moléculas de queratina con su azufre. Pero para ello, tanto las queratinas como los péptidos de entrecruzamiento deben ser eléctricamente neutros. Y captar tal acidez, tal nivel de pH es muy, muy difícil; por lo tanto, la eficacia de tales medios es insatisfactoria.

Investigadores de la Universidad de Jiangnan han encontrado una forma de empalmar las puntas abiertas con bastante eficacia. Como agente de reticulación, tomaron gluten o gluten: este es el nombre de un grupo de proteínas contenidas en las semillas de las plantas de cereales.

El gluten de trigo se descompuso en péptidos cortos utilizando una enzima especial, después de lo cual se mezclaron con un compuesto químico que ayudó a acercar los puntos de neutralidad eléctrica (o, más precisamente, los puntos isoeléctricos) de los péptidos de gluten y la queratina. La mezcla química resultante se añadió al champú, este champú se aplicó sobre el cabello y luego se peinó en estado seco o húmedo.

Dado que peinar el cabello dañado requiere más tiempo y esfuerzo, así es exactamente como decidimos evaluar la eficacia del nuevo producto: cuánto más fácil es peinar las puntas abiertas con él. Resultó que el cabello seco después del tratamiento con péptidos de gluten requiere un 21 % menos de esfuerzo, y si se peina húmedo, hasta un 50 %. En las micrografías electrónicas, se vio que el cabello realmente se vuelve más suave y uniforme; en otras palabras, la nueva herramienta realmente empalmó los huecos y roturas en ellos.

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