Ciclo del nitrógeno: Fijación
El nitrógeno es uno de los compuestos fundamentales para la formación de la vida en la tierra. Los elementos básicos para la vida son Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Fosforo (muchas veces abreviado como CHONP para recordarlo). Es gracias a la adición de moléculas de nitrógeno que una cadena de carbonos se convierte en un aminoácido (en el proceso denominado asimilación) y éstos son la base de las proteínas. El nitrógeno forma aproximadamente el 80% de la atmósfera de la tierra y el otro 20% es oxígeno, dejando muy poco espacio para el resto de gases. En cualquier caso este nitrógeno en su forma molecular N2 no es accesible para la mayoría de organismos.
En el ciclo del nitrógeno intervienen procesos tanto biológicos como abióticos, procesos químicos asociados a las lluvias y al suelo. La mayoría de procesos en los que intervienen seres vivos son llevados a cabo por bacterias y arqueas, únicos seres vivos capaces de captar el nitrógeno atmosférico (N2) y convertirlo en formas asimilables por las plantas y los animales como el nitrito (NO2-) o el nitrato (NO3-). Además son las bacterias descomponedores las que serán capaces de transformar el nitrógeno de la materia en descomposición en otras moléculas de nitrógeno asimilables, procesos de amonificación y nitrificación.
El nitrógeno atmosférico (N2) es inerte y no aprovechable para la vida. Su fijación puede llevarse a cabo por especies determinadas de bacterias del suelo (y unas pocas especies de arqueas), que suelen estar muchas veces asociadas a las raíces de plantas, en especial de leguminosas. Muchas leguminosas poseen rizobios en sus raíces donde viven estas bacterias a cambio de suministrar nitrógeno a la plantaEstas bacterias se ha calculado que son capaces de fijar unas 150 toneladas de nitrógeno al año. Para este proceso estos seres vivos cuentan con una enzima exclusiva, la nitrogenasa. Con un gran aporte energético (16 moléculas de ATP) esta enzima es capaz de convertir una molécula de nitrógeno (N2) en dos moléculas de amoniaco (NH3). El amoniaco se convierte de forma natural en amonio NH4, que las bacterias introducen en su metabolismo en el ciclo de la glutamina (la transformación del glutamato en glutamina) o bien ceden el amoniaco a una planta con la que tienen una relación simbionte.
La fijación del nitrógeno la llevan a cabo bacterias asociadas, muchas veces, a las raices de plantas, formando estos nódulos.
Por otra parte, la fijación del nitrógeno atmosférico puede darse de manera no biológica. Sin este tipo de fijación sería imposible la existencia de proteínas, puesto que nunca habría estado accesible el nitrógeno para los seres vivos. En la naturaleza como resultado de descargas eléctricas (rayos) o procesos de combustión (fuegos) el nitrógeno atmosférico es convertido en amonio en la atmósfera, que será diluido en el agua de la lluvia que se encargará de llevar estas moléculas al suelo donde se verán retenidas por los iones del terreno. Estos procesos, aunque parezcan fortuitos, suponen la fijación de unas 100 toneladas de nitrógeno al año.
El ser humano ha conseguido métodos químicos para fijar el nitrógeno. Estos procesos son empleados en la industria para la fabricación de fertilizantes, al igual que en los procesos bacterianos esta fijación también requiere un alto coste energético.
Puedes seguir leyendo sobre el ciclo del nitrógeno en los artículos que le dedicamos a los otros dos procesos claves del ciclo: nitrificación, aquí (próximamente) y desnitrificación, aquí (próximamente).
