Yo tenía hoy años cuando supe por qué los nodulos que fijan nitrógeno en las raíces de las legumbres tienden a ser rojos cuando los abres. Tiene que ver con la Gran Oxidación, que ocurrió hace unos 2.500 millones de años, y está directamente conectado a la razón por la cual nuestra sangre es roja.

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El nitrógeno es naturalmente escaso. Podría representar la mayor parte de lo que llamamos “aire”, pero este nitrógeno existe como N_2, y la mayoría de los organismos no tienen ni idea de qué hacer con eso. Digo “la mayoría de los organismos” porque hay algunas bacterias que han evolucionado la capacidad de capturar nitrógeno de la atmósfera, y convertirlo en moléculas biológicamente útiles, como NH_3.

Algunas plantas, la mayoría de ellas parte de la familia de las legumbres1, han evolucionado para cerrar un trato simbiótico con estas bacterias: las bacterias llegan a vivir en nódulos en las raíces y obtienen un suministro constante de azúcares de la planta, y a cambio las bacterias capturan el nitrógeno de la atmósfera, y lo comparten con la planta.

Andrés Osorio, de La Escuela Agroecológica la Aurora, me mostró recientemente que estos nódulos son rojos, o al menos se vuelven rojos cuando los abres (ver imagen abajo). Eso en sí mismo ya me emociona. Porque me parece bonito. Pero leyendo el libro “Elemental” de Stephen Porder (2023), aprendí por qué se vuelven rojos así. Y eso me emociona aún más.

Figure 1: Nódulos que capturan nitrógeno en La Escuela Agroecológica la Aurora

Sangre y suelo#

Primero, necesitamos hacer un pequeño desvío, y considerar brevemente por qué nuestra sangre es roja. Todo tiene que ver con el oxígeno. Al igual que el suelo se vuelve rojo cuando el hierro dentro de él se oxida (es decir, se combina con oxígeno), nuestra sangre se vuelve roja porque el hierro de la hemoglobina se combina con el oxígeno que nuestros pulmones proporcionan. De hecho, nuestra sangre se vuelve más roja cuando pasa por nuestros pulmones, y se vuelve más oscura a medida que pasa por nuestro cuerpo y entrega el oxígeno a donde se necesita.

El éxito mixto de la Gran Oxidación#

Bien, de vuelta al nitrógeno. Antes de que las bacterias evolucionaran la capacidad de capturar nitrógeno del aire, la atmósfera de la Tierra apenas contenía oxígeno. Fue sólo cuando estas bacterias comenzaron a capturar nitrógeno, hace unos 2.500 millones de años, que los organismos del océano con la capacidad de fotosíntesis (y por lo tanto de producir oxígeno), comenzaron a recibir el suministro constante del nitrógeno que necesitaban para prosperar. Y en este proceso llenaron la atmósfera con oxígeno. Y es a esta transición que llamamos La Gran Oxidación.

El problema, sin embargo, es que el oxígeno interfiere con el proceso de captura de nitrógeno. Cuando las bacterias evolucionaron su capacidad de captura de nitrógeno, esto no era un problema, ya que no había casi oxígeno en la atmósfera. Pero, ahora en gran parte debido a su propio éxito, la atmósfera estaba llena de oxígeno.

Curiosamente, la naturaleza nunca logró resolver fundamentalmente este problema: el proceso de captura de nitrógeno que evolucionó en un mundo sin oxígeno, sigue siendo el único proceso natural de captura de nitrógeno que tenemos, a pesar de que el medio ambiente se cambió drásticamente. En cambio, la naturaleza surgió con soluciones ad-hoc.

La solución ad-hoc de las legumbres#

De vuelta a las legumbres y sus nódulos. Para recapitular:

  • Las bacterias de fijación de nitrógeno que viven en estos nódulos todavía utilizan el proceso que sus antepasados desarrollaron en un mundo sin oxígeno.
  • Este proceso básicamente no funciona en presencia de oxígeno.
  • Nuestra atmósfera actual contiene mucho oxígeno.

La solución ad-hoc que encontraron las legumbres es rellenar/cubrir los nódulos con una proteína llamada leghemoglobina. La leghemoglobina es muy similar a la hemoglobina, en el sentido de que …

  • … su hierro se une fuertemente con oxígeno
  • … se vuelve rojo en el proceso.

Así que al llenar los nódulos con leghemoglobina (que captura oxígeno), las legumbres protegen las bacterias que fijan nitrógeno de esa fuerza destructiva de oxígeno.

Desafortunadamente para las legumbres, la leghemoglobina no protege el nódulo de la fuerza destructiva de los humanos. Así que puedes sacar la raíz del suelo y abrir los nódulos con tus uñas.

Y si lo haces, básicamente estás mirando el mecanismo de defensa sangriento de un mundo que existió hace 2.500 millones de años. Lo cual creo que es hermoso.

  1. Como los frijoles de soja ↩︎