La biomasa del suelo. Introducción. (Salvador González Carcedo. Curso avanzado en Bioquímica del suelo. Biomasa del suelo. 1.)

Tiene razón nuestra lectora Daniela. He hablado mucho sobre Necromasa del suelo, algo sobre Copromasa, Neomasa y Productos de Excreción, pero, salvo su denominación y definición prácticamente, nada se ha hablado sobre señales y biomasa (excepto cuando hablo de que las estructuras agregacionales son la consecuencia de una actividad biológica). Como los últimos serán los primeros, hablemos de lo que demandan, máxime si tenemos al administrador en jefe hablando de  “biomas”. 

Biomasa es un concepto que atañe exclusivamente a masa de materia y energía que conforman los seres vivos que ocupan un ecotopo (suelo, agua o aire), independientemente de quienes sean sus habitantes. Cuando un ser pierde la característica de viviente, a su biomasa la pasamos a llamar inmediatamente necromasa.  ¿Pero qué ha cambiado?.

Un ser vivo (portador de biomasa) es una unidad, constitutivamente diferenciada del medio que le rodea, gracias, al menos, a la existencia de una membrana limitante, y al uso de la energía para mantener esa diferenciación. A la unidad básica vital la llamamos con distintos nombres, pero el que más éxito tiene es el de célula. Y las células se agrupan de muy distintas maneras, dando lugar desde colonias hasta seres complejos, como una hormiga, un elefante o una ballena. 

Explícitamente he dicho que un ser vivo tiene unos límites que denominamos generalmente membranas. Pero las células tienen compartimentos (orgánulos subcelulares). Cada uno de ellos tiene límites nominalmente distintos. Si para una célula decimos membrana celular, para un orgánulo subcelular emplearemos nombre tales como membrana mitocondrial, plastidial, del retículo endoplasmico (liso o rugoso), o simplemente de un peroxisoma  o de una vesícula.  Pero las células generan tejidos, órganos que funcionalmente tienen también sus límites. Al nuestro mas externo le llamamos piel y al de un insecto cutícula. La cosa está tan dentro de nosotros mismos , que a organizaciones más complejas como provincia, estado… les dotamos de “fronteras”.   

A veces, los límites son simples, como las membranas de las células de un tejido animal, pero a veces, el desarrollo de la vida (evolución) las ha dotado de unas superestructuras que llamamos “paredes” y al espacio intermedio (periplásmico) le podemos rellenar con muy variados contenidos.  Esto se repite en todos los seres vivos. Como curiosidad, el cerebro tiene un límite muy sútil (la “barrera hematoencefálica”) cuya misión específica es limitar el paso de componentes de la sangre.

Siguiendo con el hilo inicial, cuantas más membranas tanga el ser vivo (superficie y variedad), mayor trabajo de mantenimiento (o mas energía gastará para mantener las diferencias respecto de su entorno ambiental).

Mientras el ambiente se mantiene en pautas de normalidad no pasa nada, pero cuando, por cualquier razón, cambia, los seres vivos se tienen que readaptar, y mientras tanto sufren “de estress”.  Así hay estrés al exceso o déficit de calor o de frío, de luz, de agua y de nutrientes.  Pero estos estrés o sus manifestaciones bioquímicas (“producción de radicales libre”) también aparecen cuando en el medio se presenta un ser extraño a la comunidad biológica (patógeno o invasor).

La pérdida de la capacidad de mantenimiento estructural y/o funcional de las membranas significa la muerte de la célula. 

Una primera manifestación es la pérdida de su capacidad de filtración selectiva y el contenido endocelular se extravasa.  La consecuencia inmediata es que la célula ha perdido su identidad distintiva de su contenido, respecto al medio que le rodea.  En consecuencia la muerte celular genera un “enriquecimiento de la solución del suelo” en compuestos solubles con una elevada capacidad de transformación metabólica.  El resto de los seres vivos de los suelos, pueden adquirir esos nutrientes, incrementando su ritmo metabólico. (“el muerto al hoyo y el vivo al bollo”).

Pero un orgánulo, una célula o un ser vivo cualquiera precisan el uso de energía para mantener activos esos límites de la misma manera que para desarrollar cualquier otra actividad.  Como la energía la adquieren del exterior, en muy diversas formas (dentro la transforman en formas biológicamente útiles), las relaciones entre los seres vivos y “su medio ambiente son constantes e intensas” y sus interrelaciones de amor odio verdaderamente apasionantes. 

Sin querer he descrito una nueva función de las membranas: Adquirir la energía del exterior que sea compatible con las habilidades celulares para transformar esa energía en una forma “útil” para si misma. (Ya escribí que hay distintas formas moleculares  de acumular energía en forma de enlace químico, entre las que destaco el ATP y el GTP y también lo que se denomina potencial reductor).

Ciertos mecanismos de traducción de energía se encuentran ubicados en la membrana, de la misma manera que los transportadores de materia.  En consecuencia, las lesiones en membrana, bien sean de origen físico como químico o bioquímico, tienen repercusión en la presencia y actividad de la biomasa del suelo.

Las células puede obtener energía de su entorno por mecanismos muy variados: la luz asociada a moléculas fotosensibles y complejos mecanismos que constituyen la fotosíntesis nos proporcionan ATP y potencial reductor. Pero gradientes de calor, o de concentración iónica generan corrientes electrónicas en las cadenas de oxidación de membrana, que permiten la formación de ATP. Quicio-litotrofos y quicio-organotrofos pueden generar corrientes de electrones a base de oxido-reducir minerales inorgánicos y sustancias orgánicas respectivamente.

El caso es quedarse con sus electrones y si además se quedan con sus protones, pues mejor.

Cuanto mas electronegativo sea el potencial del donador, mas energía tienen los electrones y mas útil (en rendimiento en ATP y/u otras formas de energía útil se producirá) será para la célula en cuestión.

Un aspecto de interés es definir el receptor último de los electrones circulados a través de sistemas y cadenas de oxido-reducción respiratoria.  En los seres aeróbicos de los suelos actuales, la gran mayoría ceden los electrones al O₂ y forman agua (es parte de lo que conocemos clásicamente como respiración, la otra parte es la formación de CO₂). Pero no siempre ocurre así.

Claro que muchos de los heterótrofos que viven en el suelo captan compuestos orgánicos a través de sus membranas.  Y es que estas células, tienen en su interior, unas capacidades enzimáticas, organizadas en algo que llamamos “metabolismo” y que entre otras cosas es capaz de extraer la energía química de los enlaces entre átomos de la materia orgánica y conseguir formar un enlace anhídrido entre el ADP (adenosín difosfato y un ión de fosfato). 

Como ya decía al hablar de las Acuoporinas, las membranas, en/sobre su bicapa lipídica (modelo de Singer y Nicholson), soportan una enorme cantidad de moléculas con muy variadas funciones. No solo hablamos del hecho nutricional o de excreción, o de la transformación de determinados gradientes químicos en energía útil, también podemos hablar las moléculas responsables del reconocimiento célula-célula para formar tejidos (o rechazar órganos), el de emitir o recibir señales en receptores específicos (base de trabajos de todos los sistemas) y un muy largo etc.  En todo caso, los responsables, con el debido respeto a su formulación específica, podemos decir sin temor a equivocarnos, que constituyen el apartado proteico de una membrana.

Es evidente que, cualquier compuesto o factor, externo o interno, que afecte a la conformación funcional de estas moléculas, de la misma forma que cualquier ausencia nutricional que impida su síntesis, afectará al general de funcionalismo de su membrana, convirtiéndose en un tóxico o déficit nutricional, y de paso justificar que si el ión H⁺ o H₃O⁺ afecta de forma muy acusada a la conformación funcional de las proteínas, es un ETP, de la misma forma que lo es el Zn o el Cr es exceso, aunque con otros mecanismos de acción.

Y su acción generará déficit funcional y degeneración estructural de las membranas y al final, la transformación de “biomasa” en “necromasa”. Es el “exitus” de un hospital.

Ya sabemos lo que es la biomasa y como funcionan “a groso modo” las membranas limitantes.

En nuevos post localizaremos su ubicación dentro de la organización del suelo, del número y su control y de su diversidad,  funcionalidad y relaciones inter-especies dentro del mismo.

Entrañables saludos, Daniela, pero cuida tu exigente lenguaje, hoy ha dado resultado por casualidad, pero….

Salvador González Carcedo