Leguminosas y hierro, una relación global

En un país como España, y también en otros muchos (principalmente en aquellos en los cuales se sigue mayoritariamente la dieta mediterránea), hay una familia de plantas angiospermas que está muy presente en nuestras vidas: la familia Fabaceae, a la que más vulgarmente se la conoce como leguminosas.

No es por puro azar que esta familia, que tanta diversidad de especies nos ofrece (es la tercera familia entre las angiospermas con mayor número de especies, superada sólo por las compuestas y las orquidáceas), tenga gran importancia ecológica y también económica. Las semillas que producen sus frutos de tipo legumbre (garbanzos, lentejas, soja…) han formado parte de la base de la alimentación del ser humano desde hace milenios y, junto con los cereales, siguen siendo esenciales para nuestra alimentación hoy en día.

Todos conocemos en mayor o menor medida los beneficios del consumo de legumbres, los cuales son debidos a, entre otros componentes, la presencia en ellas de distintas vitaminas y minerales, sobre todo vitaminas del complejo B, así como magnesio, potasio… y hierro.

El hierro es uno de nuestros mayores benefactores presentes en las legumbres. Nadie duda de que es necesario para nuestra salud y nuestra vida. Si no lo hiciera el hierro, ¿qué otro metal se uniría al oxígeno en la hemoglobina sanguínea para su transporte hacia los tejidos? Así es como la naturaleza lo tiene diseñado, y tiene sus razones para ello.

El otro alcance de la relación entre las leguminosas y el hierro

Pero la relación entre las legumbres y el hierro alcanza un nivel mucho mayor que éste, que sólo afecta a vertebrados y algunos otros grupos de animales. La razón de este mayor alcance es la siguiente:

El nitrógeno, componente de muchas moléculas esenciales para la vida, como los aminoácidos, los nucleótidos o las vitaminas del grupo B, es muy abundante en la atmósfera terrestre. De hecho, aproximadamente cuatro de cada cinco partes de la mezcla gaseosa que constituye el aire corresponden al nitrógeno. Pero, paradójicamente, siendo el gas predominante en nuestra atmósfera y la fuente más abundante de este elemento para los seres vivos, el nitrógeno atmosférico se encuentra como N₂, una forma muy inerte y no aprovechable por la mayoría de ellos. No en vano Antoine Lavoisier, padre de la química moderna, le dio al nitrógeno el nombre de ázoe, que significa sin vida o no apto para la vida.

Afortunadamente, algunos seres vivos (todos ellos procariotas) pueden aprovechar el nitrógeno molecular mediante una reacción en la cual éste es convertido en iones amonio y que es posible gracias a la acción catalítica del enzima nitrogenasa. Así es como el nitrógeno inicia su ciclo, entrando a formar parte de la materia orgánica, pues el ión amonio es un compuesto del nitrógeno que todos los seres vivos, directa o indirectamente, pueden utilizar.

Sin embargo, la nitrogenasa es muy sensible a la presencia de oxígeno. Por esta razón, los organismos que sí son capaces de llevar a cabo este importante proceso (la fijación biológica del nitrógeno), disponen de distintos medios para que su catalizador no resulte inactivado a la más mínima presencia de éste, algo que podría suceder si no dispusieran de dichos medios. Es en uno de estos medios, muy conocido y estudiado por la ciencia, donde podemos observar esta relación entre las leguminosas y el hierro, en la forma de una proteína llamada leghemoglobina y de una de las relaciones simbióticas más importantes para la vida en nuestro planeta.

Esta relación implica a ciertas especies de bacterias (el género más conocido es Rhizobium), las cuales establecen simbiosis con las leguminosas en unas estructuras llamadas nódulos que se localizan en la raíz de la planta. Aquí, las bacterias viven en el interior de las células vegetales que forman el nódulo, protegidas del exterior, y llevan a cabo la fijación del nitrógeno, parte del cual ceden a la planta en una forma que ésta ya puede utilizar. A su vez, la leguminosa les aporta nutrientes, lo cual hace que puedan llevar a cabo la fijación del nitrógeno con mayor eficiencia que otras especies de bacterias parientes suyas que también fijan nitrógeno, pero que viven libres en el suelo.

El problema de la gran sensibilidad de la nitrogenasa al oxígeno se resuelve en los nódulos radiculares de las leguminosas gracias a la leghemoglobina, una proteína que, al igual que la hemoglobina, también contiene hierro unido a un grupo hemo. Aunque no se ha aclarado todavía cual de los dos organismos que participan en esta relación simbiótica es el productor de la leghemoglobina o si cada uno de ellos produce una parte de la misma (la bacteria el grupo hemo y la planta, la parte proteica que llevaría codificada en sus propios genes), lo que sí está comprobado es que la leghemoglobina es fundamental para que la fijación del nitrógeno pueda llevarse a cabo, ya que, al tener gran avidez por el oxígeno, lo atrapa rápidamente y protege así a la nitrogenasa de ser inactivada, además de mantener unos niveles adecuados de este elemento en el interior del nódulo radicular.

La fijación del nitrógeno y la simbiosis entre las leguminosas y las bacterias de géneros como Rhizobium siguen siendo objeto de amplios estudios, pues cada año se emplea mucha cantidad de fertilizante en agricultura, entre otras causas, por esta incapacidad de las plantas para fijar el nitrógeno, lo cual puede resultar y de hecho ya lo está haciendo en consecuencias para el medio ambiente derivadas de este uso excesivo.

Es por ello que no sólo se intenta comprender estos fascinantes procesos que ocurren en la naturaleza por el mero hecho de obtener conocimiento, sino también de cuidar y proteger el planeta que habitamos.

Las leguminosas son, por tanto, unas plantas excelentes para nosotros… y para la vida en la Tierra en general.