Un estudio revela con detalle atómico cómo las plantas activan la simbiosis con los rizobios mediante señales químicas precisas
Redacción Mundo Agropecuario
La simbiosis entre leguminosas y bacterias fijadoras de nitrógeno es uno de los procesos biológicos más importantes para la agricultura y los ecosistemas terrestres. Gracias a esta relación, cultivos como el guisante, la soja o el frijol pueden obtener nitrógeno directamente del aire, reduciendo la necesidad de fertilizantes químicos. Sin embargo, durante décadas, el mecanismo molecular exacto que inicia este “acuerdo” entre planta y bacteria permanecía incompleto.
Un nuevo estudio científico logró descifrar, por primera vez con resolución estructural de alta precisión, el mecanismo íntimo de esta comunicación inicial. Los investigadores resolvieron la estructura cristalina del complejo formado entre la proteína NodD de los rizobios del guisante y un flavonoide vegetal específico, la hesperetina, revelando cómo se produce la señal clave que da inicio a la simbiosis.
El lenguaje químico entre plantas y bacterias
Las plantas no establecen simbiosis con cualquier microorganismo de forma indiscriminada. En el caso de las leguminosas, la relación con los rizobios comienza mediante un sofisticado intercambio de señales químicas. Las raíces liberan compuestos llamados flavonoides, que actúan como mensajes dirigidos a bacterias compatibles presentes en el suelo.
Este estudio demuestra que uno de esos flavonoides, la hesperetina, se une de forma específica a la proteína NodD, un regulador clave dentro de la bacteria. Esa unión no es casual ni genérica: funciona como una auténtica “contraseña molecular” que permite a la bacteria reconocer a la planta hospedadora adecuada.
La proteína NodD como sensor central
La proteína NodD cumple un papel fundamental en la activación de los genes bacterianos responsables de la nodulación, el proceso por el cual se forman los nódulos en las raíces de las leguminosas. Hasta ahora se sabía que NodD respondía a flavonoides vegetales, pero no se conocía con exactitud cómo se producía esa interacción a nivel molecular.
La resolución de la estructura cristalina de alta resolución del complejo NodD–hesperetina permitió observar cómo el flavonoide se inserta en un sitio específico de la proteína. Esta unión provoca un cambio conformacional que activa a NodD, desencadenando la expresión de los genes necesarios para iniciar la simbiosis.
Un “apretón de manos” molecular revelado
Los autores del estudio describen esta interacción como una especie de “apretón de manos secreto” entre la planta y la bacteria. Solo cuando el flavonoide correcto encaja de manera precisa en NodD se pone en marcha el programa genético simbiótico.
Este nivel de especificidad explica por qué determinadas bacterias solo forman simbiosis con ciertas especies de plantas. La estructura revelada muestra que pequeñas variaciones en el flavonoide o en la proteína pueden impedir la activación del sistema, evitando asociaciones no deseadas.
Importancia para la fijación biológica de nitrógeno
La fijación biológica de nitrógeno es un proceso clave para la agricultura sostenible. Al convertir el nitrógeno atmosférico en formas aprovechables por las plantas, los rizobios reducen la dependencia de fertilizantes nitrogenados industriales, cuyo uso excesivo tiene impactos ambientales significativos.
Comprender con precisión cómo se inicia esta simbiosis permite avanzar en el conocimiento de uno de los pilares naturales de la fertilidad del suelo. El estudio aporta una base molecular sólida para entender por qué este proceso es tan eficiente y específico.
Un avance publicado en una revista de referencia
La investigación fue publicada en Science, lo que subraya la relevancia del hallazgo. La resolución estructural alcanzada representa un hito técnico y conceptual, ya que hasta ahora no se había logrado visualizar con este nivel de detalle el complejo NodD–flavonoide.
El trabajo combina biología estructural, microbiología y fisiología vegetal para ofrecer una imagen completa del inicio de la simbiosis.
Implicaciones para la agricultura del futuro
Aunque el estudio no propone aplicaciones inmediatas, sus resultados tienen implicaciones claras para la agricultura y el manejo de cultivos. Conocer el mecanismo exacto de activación de NodD abre la puerta a comprender mejor cómo optimizar la interacción entre plantas y bacterias beneficiosas.
Este conocimiento resulta especialmente relevante en un contexto donde se busca reducir insumos químicos y mejorar la eficiencia de los sistemas productivos mediante procesos biológicos naturales.
Especificidad y coevolución planta-bacteria
El hallazgo también aporta evidencia directa de la coevolución entre leguminosas y rizobios. La precisión con la que la hesperetina se acopla a NodD refleja un proceso evolutivo prolongado, en el que ambas partes ajustaron sus señales para maximizar los beneficios mutuos.
Este nivel de ajuste molecular explica la estabilidad de estas simbiosis a lo largo del tiempo y su enorme importancia ecológica y agronómica.
Un paso decisivo en la comprensión de la simbiosis
Resolver la estructura del complejo NodD–flavonoide permite cerrar una brecha histórica en el conocimiento de la simbiosis leguminosa–rizobio. El estudio muestra, con claridad, cómo una señal vegetal concreta activa una respuesta bacteriana precisa, iniciando uno de los procesos más beneficiosos para la agricultura.
Lejos de ser un simple detalle bioquímico, este descubrimiento ofrece una visión profunda de cómo la naturaleza construye alianzas funcionales basadas en comunicación molecular altamente específica.
Referencias
Phys.org – Deciphering the symbiotic code: a secret handshake between plants and bacteria
https://phys.org/news/2026-01-deciphering-symbiotic-code-secret-handshake.html
Science – Estudio sobre la estructura cristalina del complejo NodD–hesperetina
https://www.science.org/
Nota editorial:
Este artículo ha sido elaborado con fines divulgativos a partir de información pública y fuentes especializadas, adaptado al enfoque editorial del medio para facilitar su comprensión y contextualización.
