El papel inesperado de la urea en la supervivencia de microorganismos clave de los mares abiertos
Redacción Noticias de la Tierra
El océano abierto es uno de los entornos más extensos y, paradójicamente, más pobres en nutrientes del planeta. A primera vista, parece un lugar poco propicio para la vida microbiana abundante. Sin embargo, billones de microorganismos prosperan en estas aguas aparentemente desiertas y sostienen procesos fundamentales para el equilibrio del sistema terrestre. Un nuevo estudio difundido por Phys.org arroja luz sobre uno de los grandes enigmas de la biogeoquímica marina: cómo ciertos microbios logran sobrevivir y multiplicarse allí donde su principal fuente de energía y nitrógeno es extremadamente escasa.
La investigación se centra en las arqueas oxidantes de amoníaco, conocidas como AOA por sus siglas en inglés. Estos microorganismos se encuentran entre los más abundantes del océano y desempeñan un papel esencial en el ciclo del nitrógeno. El hallazgo clave es que estos microbios utilizan la urea como una fuente alternativa y hasta ahora subestimada de nitrógeno y energía, un “combustible oculto” que explica su éxito ecológico en aguas pobres en nutrientes.
Arqueas oxidantes de amoníaco: pequeñas pero decisivas
Las AOA son microorganismos microscópicos pertenecientes al dominio de las arqueas. A pesar de su tamaño diminuto, su impacto es enorme. Son responsables de una parte sustancial de la nitrificación, el proceso mediante el cual el amoníaco se transforma en nitrito y luego en nitrato, formas de nitrógeno que influyen en la productividad marina y en el balance global de este elemento.
Durante años, los científicos se preguntaron cómo estas arqueas podían prosperar en el océano abierto, donde el amonio, su fuente principal de nitrógeno y energía, suele encontrarse en concentraciones extremadamente bajas. La aparente contradicción entre su abundancia y la escasez de recursos disponibles alimentó un intenso debate científico.
La urea como fuente alternativa de energía y nitrógeno
El nuevo estudio propone una respuesta convincente: la urea, un compuesto orgánico simple que contiene nitrógeno, actúa como una fuente clave para las AOA. Aunque tradicionalmente se la asocia a desechos biológicos y procesos continentales, la urea está presente de forma constante en el océano, producto de la excreción de organismos marinos y de la degradación de materia orgánica.
Los investigadores demostraron que las arqueas oxidantes de amoníaco no solo pueden utilizar la urea, sino que lo hacen de manera eficiente. Al descomponerla, obtienen amonio y energía, lo que les permite mantener su metabolismo incluso cuando otras fuentes de nitrógeno son prácticamente inexistentes.
Resolver un antiguo enigma de la oceanografía
Este descubrimiento ayuda a resolver una de las preguntas más persistentes de la microbiología oceánica. Hasta ahora, los modelos asumían que la disponibilidad de amonio limitaba estrictamente la actividad de las AOA. La incorporación de la urea como fuente significativa cambia este paradigma y ofrece una explicación coherente de por qué estos microbios son tan abundantes en regiones oligotróficas, es decir, pobres en nutrientes.
Además, el estudio sugiere que la urea no es un recurso marginal, sino una pieza integral del metabolismo microbiano en el océano abierto.
Implicaciones para el ciclo global del nitrógeno
El ciclo del nitrógeno es uno de los grandes reguladores de la productividad biológica del planeta. Lo que ocurre a escala microscópica en el océano tiene repercusiones globales, desde la fertilidad de las aguas hasta la composición de la atmósfera.
Si las AOA utilizan urea de manera generalizada, esto implica que los flujos de nitrógeno orgánico disuelto son más importantes de lo que se creía. Los modelos actuales del ciclo del nitrógeno podrían estar subestimando el papel de la urea y, en consecuencia, la actividad de estos microorganismos clave.
Un océano aparentemente pobre, pero químicamente dinámico
El hallazgo refuerza la idea de que el océano abierto no es un desierto químico, sino un sistema altamente dinámico donde incluso compuestos presentes en bajas concentraciones pueden sostener procesos biológicos fundamentales.
La urea, al ser rápidamente reciclada por microorganismos, actúa como un nexo entre la materia orgánica producida por la vida marina y los procesos inorgánicos del ciclo del nitrógeno. Este reciclaje eficiente ayuda a explicar la estabilidad y resiliencia de los ecosistemas marinos en regiones alejadas de las costas.
Consecuencias para los modelos climáticos
El nitrógeno está estrechamente ligado al ciclo del carbono y, por tanto, al clima. La actividad de microorganismos como las AOA influye en la producción de nitrato, que a su vez afecta la productividad del fitoplancton y la capacidad del océano para absorber dióxido de carbono.
Incorporar el papel de la urea en los modelos biogeoquímicos permitirá mejorar las simulaciones del funcionamiento del océano y su respuesta al cambio climático. Un conocimiento más preciso de estos procesos es esencial para predecir cómo evolucionará el sistema marino en un planeta en calentamiento.
Un ejemplo del poder de la vida microbiana
El estudio pone de relieve la extraordinaria adaptabilidad de los microorganismos marinos. Las AOA han desarrollado estrategias metabólicas que les permiten explotar recursos invisibles para otros organismos, asegurando su supervivencia en condiciones extremas de escasez.
Este tipo de adaptaciones demuestra que la vida microbiana no solo responde pasivamente a su entorno, sino que lo modela activamente, controlando flujos químicos que afectan a todo el planeta.
Más preguntas abiertas para la ciencia
Aunque el papel de la urea ha quedado mejor establecido, los científicos señalan que aún quedan muchas preguntas por responder. ¿Qué proporción exacta de la actividad de las AOA depende de la urea en distintas regiones del océano? ¿Cómo variará este proceso en un futuro marcado por el calentamiento global y los cambios en la productividad marina?
Responder a estas cuestiones requerirá nuevas campañas de muestreo, experimentos de laboratorio y el refinamiento de los modelos oceánicos.
Una pieza clave del rompecabezas oceánico
El descubrimiento del combustible oculto que utilizan las arqueas oxidantes de amoníaco representa un avance significativo en la comprensión del océano como sistema vivo. Revela que procesos aparentemente secundarios pueden tener un impacto desproporcionado en los grandes ciclos biogeoquímicos de la Tierra.
En última instancia, este conocimiento refuerza una idea central de la ciencia ambiental moderna: para entender el funcionamiento del planeta, es imprescindible mirar de cerca a los actores más pequeños. En el vasto océano, son los microbios quienes, silenciosamente, mantienen en marcha los engranajes del sistema terrestre.
Referencias
Phys.org – “Hidden fuel helps ocean microbes thrive: Urea feeds ammonia-oxidizing archaea”
Investigaciones recientes sobre el uso de urea por arqueas oxidantes de amoníaco y su papel en el ciclo del nitrógeno marino
