La raíz de la alfalfa está cubierta de bultitos rosados del tamaño de un guisante. Dentro de cada uno de ellos, las bacterias convierten el nitrógeno del aire en abono, y la planta les paga con azúcar. Para que el trato no se rompa, los socios intercambian mensajes proteicos, pero hasta hace poco esa conversación era casi inaudible para nosotros. Los científicos sabían que la proteína vegetal DNF2 es vital para la simbiosis, pero con quién habla exactamente del lado bacteriano seguía siendo un enigma.
Para escuchar a escondidas el diálogo, los investigadores recurrieron a AlphaFold3, un programa que, a partir de la forma de las proteínas, adivina cuáles pueden encajar entre sí, como piezas de un rompecabezas. Por él pasaron todas las parejas posibles: 640 proteínas que la bacteria expulsa al exterior frente a 333 proteínas de la alfalfa. Salieron más de 217 mil combinaciones. Eso consumió más de 10 872 horas de trabajo de tarjetas gráficas, es decir, más de un año de cálculo ininterrumpido en una sola tarjeta potente. De ese mar de variantes, la red neuronal seleccionó 308 contactos de los que estaba segura. La red no resultó uniforme, sino parecida a un mapa de vuelos con grandes nodos o hubs. El hub principal fue DNF2.
Entre sus socios predichos destacaron dos proteínas bacterianas con nombres poco llamativos, SRP86 y SRP485. Una de ellas se parece a una proteína que transporta moléculas a través de la membrana, y de la segunda se sabe muy poco en general. Los científicos comprobaron la predicción en el laboratorio: en efecto, ambas proteínas se unen físicamente a DNF2. Además, DNF2 se encuentra en la estrecha rendija entre la bacteria y la membrana de la célula vegetal, justo donde tienen lugar las negociaciones.
Después salió a la luz un matiz. En el mutante vegetal dnf2, los nódulos no solo envejecen: activan una alarma inmunitaria, como si la planta tomara al simbionte por un enemigo. En el doble mutante bacteriano no hay tal alarma: el programa simbiótico se rompe, pero el sistema inmunitario permanece callado. Por lo tanto, DNF2 hace dos trabajos: por sí sola frena la reacción defensiva y, junto con las proteínas bacterianas, sostiene la fijación de nitrógeno. Antes, estos dos papeles eran indistinguibles.
El resultado recuerda a la historia de cómo los lingüistas reconstruyeron la lengua de un pueblo desaparecido a partir de dos tablillas. Primero, el ordenador dibujó el mapa de todos los contactos posibles. Después, dos de ellos se confirmaron en el tubo de ensayo y en plantas vivas. Ahora ese mapa está abierto para todos: cualquier investigador puede comprobar su pareja de proteínas sin un cribado costoso. Y la pareja confirmada DNF2-SRP puede convertirse en un objetivo para la selección de leguminosas que se alimenten de nitrógeno por sí mismas de forma más estable.
El cribado de 217 000 pares de proteínas ocupó más de 10 872 horas de GPU, es decir, más de un año de trabajo continuo de una tarjeta gráfica del nivel de una NVIDIA A100. Y aun así, todo el secretoma del rizobio está activo en el nódulo: 651 de los 653 genes se transcriben a la vez, como si la bacteria mantuviera preparado todo un arsenal de herramientas.
No publicado en arXiv. Aquí están su página, el PDF y la formalización: puede comprobarlo usted mismo, no solo leer nuestro análisis.