La oxidación anaerobia de la urea es una vía de pérdida de nitrógeno poco considerada pero de relevancia global en sedimentos marinos

Por qué importan las rutas ocultas del nitrógeno

El exceso de fertilizantes y las aguas residuales vierten grandes cantidades de nitrógeno al océano, alimentando proliferaciones de algas y zonas hipóxicas o “zonas muertas”. Los científicos saben que los microbios que viven en el lodo del lecho marino ayudan a eliminar este exceso convirtiendo el nitrógeno reactivo en gas nitrógeno inocuo. Hasta ahora solo se reconocían ampliamente dos rutas principales de limpieza. Este estudio revela que una tercera vía, hasta ahora pasada por alto —una manera anóxica de oxidar la urea en los sedimentos— elimina de manera silenciosa una fracción significativa del nitrógeno, especialmente en aguas profundas.

Un químico discreto en mares costeros activos

La urea es más conocida como un producto de desecho de los animales, pero en el océano también la producen microbios y se añade por actividades humanas. Los autores midieron la urea en el barro bajo los mares costeros de China, desde el Bohai y el Mar Amarillo hasta el Mar de China Oriental. Encontraron que, aunque la urea suele ser menos abundante que el amonio, puede representar una porción considerable del nitrógeno orgánico disuelto en las aguas intersticiales del sedimento. Las concentraciones fueron más altas cerca de la superficie y disminuyeron con la profundidad, señal de que los microbios la consumen de forma continua. En capas clave donde el oxígeno ya no está presente pero todavía hay nitrato y nitrito, la urea y estas formas oxidadas del nitrógeno se solapan, creando las condiciones adecuadas para una vía previamente sospechada pero no demostrada: la oxidación anaerobia de la urea.

Demostrar una vía oculta en el lodo

Para detectar directamente este proceso, el equipo utilizó un método trazador sensible. Añadieron a fangos en suspensión urea marcada con una forma más pesada del nitrógeno y buscaron la aparición de gas nitrógeno etiquetado. En la mayoría de las estaciones observaron una acumulación clara y lineal de gas etiquetado en condiciones anóxicas, que desaparecía cuando el sedimento se esterilizaba o se privaba de nitrato y nitrito, lo que demostró que microbios vivos estaban implicados. Sin embargo, parte de la señal podría proceder de una vía secundaria, en la que la urea primero se descompone en amonio y éste es luego procesado por microbios ya conocidos. Los investigadores desarrollaron un esquema de cálculo refinado que separa esta ruta indirecta de la oxidación directa de la urea, utilizando medidas simultáneas de amonio y gas etiquetados. Tras esta corrección, aún detectaron oxidación anaerobia directa de la urea en el 90 % de los sitios muestreados, mostrando que la vía es generalizada.

Cómo la competencia modela este proceso oculto

Con el proceso confirmado, los autores investigaron cuán importante es en comparación con la vía más familiar en la que los microbios oxidan amonio en ausencia de oxígeno. En los mares marginales de China, la oxidación basada en urea fue más lenta, contribuyendo en promedio alrededor del 15 % de la tasa de oxidación del amonio y solo unos pocos por ciento de la pérdida total de nitrógeno cuando se incluye la desnitrificación clásica. Aun así, la contribución de la urea no era fija. Experimentos mostraron que ambas vías, la de urea y la de amonio, responden de manera similar a la temperatura, pero los microbios parecen preferir el amonio porque es más fácil de utilizar. Donde el amonio en el agua intersticial era alto, la contribución relativa de la urea quedaba fuertemente suprimida; donde el amonio escaseaba, la urea desempeñaba un papel mayor. Este vínculo cuantitativo y estrecho entre los niveles de amonio y la vía de la urea permitió al equipo construir una relación predictiva aplicable a otras partes del océano.

Una visión global desde plataformas someras hasta trincheras profundas

Armados con esta relación y con datos publicados sobre el ciclo del nitrógeno y el amonio en sedimentos de todo el mundo, los investigadores estimaron cuánto nitrógeno elimina la oxidación anaerobia de la urea a escala global. Encontraron que la tasa absoluta es comparable a través de la mayoría de las zonas de profundidad, pero disminuye en las trincheras más profundas. En contraste, su proporción de la pérdida total de nitrógeno aumenta de forma constante con la profundidad: es modesta en las plataformas continentales productivas, mayor en las laderas continentales y alcanza alrededor de una quinta parte de la pérdida de nitrógeno en algunos sedimentos abisales y hadales. En conjunto, los autores calculan que esta vía representa aproximadamente el 7 % del nitrógeno eliminado de los sedimentos marinos cada año, con los fondos marinos profundos y pobres en nutrientes aportando una fracción desproporcionada.

Qué significa esto para el equilibrio del nitrógeno en el océano

Para quienes no son especialistas, la conclusión es que la “autolimpieza” del océano frente al exceso de nitrógeno es más compleja de lo que se pensaba. Los microbios en el lodo oscuro y anóxico no dependen solo de uno o dos sustratos de nitrógeno; también pueden aprovechar la urea directamente, especialmente en sedimentos profundos con poco amonio. Aunque esta vía es más lenta que su homóloga basada en amonio, es lo bastante generalizada como para influir en el balance del nitrógeno a escala planetaria. Dado que los modelos existentes del ciclo del nitrógeno marino ignoran en gran medida la oxidación anaerobia de la urea, este trabajo sugiere que las estimaciones actuales sobre la rapidez con que el océano puede liberarse del nitrógeno reactivo —y sobre cómo responderá ante las continuas entradas humanas y el cambio climático— deben revisarse.

Cita: Xu, H., Song, G., Zhu, R. et al. Anaerobic urea oxidation is an overlooked but globally relevant nitrogen loss pathway in marine sediments. Commun Earth Environ 7, 299 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03323-3

Palabras clave: ciclo del nitrógeno marino, sedimentos del fondo marino, oxidación de la urea, anammox, biogeoquímica de aguas profundas