Desarrollan una bacteria que “fabrica” fertilizante

Por Colaborador Invitado, el 10 octubre, 2016. Categoría(s): Biología • Divulgación

La producción de alimentos, en particular la de cereales, es una de las actividades agropecuarias en donde más se ha desarrollado la industria agroquímica: la fabricación de fertilizantes nitrogenados.

La causa es simple: las plantas requieren de nitrógeno para desarrollar sus proteínas, pero no pueden tomarlo del aire (como sí lo hacen con el dióxido de carbono), sino que deben capturarlo como sales nitrogenadas desde el suelo a través de sus raíces.

La función de los fertilizantes es reponer al suelo el nitrógeno, el fósforo y otros elementos químicos indispensables que los cultivos extraen del mismo, de manera de poder seguir cultivando en el mismo sustrato.

Antiguamente eso se hacía mediante aditivos naturales, como el estiércol de los rumiantes o el guano de las aves. Mezclando esos residuos con la tierra donde se iba a sembrar se lograba fertilizar el suelo reponiendo esos minerales imprescindibles para un adecuado desarrollo vegetal.

Luego, la industria química desarrolló la tecnología de los fertilizantes, primero con la urea y luego con productos más sofisticados que reponían todos los elementos requeridos para una buena  producción. La industria agroquímica tomó entonces un inusitado auge, permitiendo que  zonas naturalmente poco aptas para el cultivo pudieran dar rindes imposibles sin el aporte de los fertilizantes.

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El problema con esto es que los costos de estos fertilizantes (además de otros agroquímicos como pesticidas, herbicidas, etc.) comenzó a ser preponderante en la ecuación de rentabilidad de la producción agrícola, al punto de que hoy, para producir una hectárea de trigo, pueden ser necesarios hasta U$S 150 en fertilizantes, dependiendo de la calidad del suelo.

Sin embargo, existe otra solución.

La bacteria Pseudomona Protegens es una bacteria habitual del suelo, ampliamente extendida por todo el mundo en todo tipo de sustrato, con un metabolismo muy sofisticado que ayuda a las raíces de las plantas a protegerse de otros organismos patógenos, colaborando eficazmente en la salud de las plantas mediante la síntesis natural de compuestos antimicrobianos. Esta especie es una de los más claros ejemplos de biocontrol  natural entre especies.

A tal punto es beneficiosa, que Pseudomona Protegens no solo protege a las raíces de otras bacterias y hongos, sino que incluso  inyecta a la planta ciertas sustancias insecticidas que protegen a las hojas y frutos del ataque de algunos insectos.

Pero hay algo que, pese a sus numerosas capacidades, ésta extraordinaria bacteria no puede hacer: Fijar nitrógeno.

Algunas bacterias y arqueas, son los únicos organismos capaces de “fijar nitrógeno” (es decir, convertir el nitrógeno molecular presente en la atmósfera en óxidos de nitrógeno, o amonio, disponibles para las plantas).

Este proceso celular consume mucha energía en las bacterias y arqueas que lo logran, mediante la acción de un complejo enzimático llamado “nitrogenasa”.

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Sin embargo, la mala noticia es que estas bacterias y arqueas (dado el alto costo metabólico del proceso biológico) tienen la fijación muy regulada, de forma tal que si hay una mínima cantidad de amonio extracelular el proceso se inhibe.

La buena noticia es que Pseudomona Protegens no tiene todo este mecanismo de fijación de nitrógeno, y por lo tanto, tampoco tiene el mecanismo de inhibición mencionado.

¿Qué pasaría si a Pseudumona Protegens le “enseñamos” a fabricar amonio, dándole los genes necesarios para ello?

Así, además de todas sus propiedades benéficas, además podría “fabricar” amonio sin inhibir el proceso, aún con amonio presente en el suelo!

Precisamente esto es lo que ha logrado un equipo de investigadores de la Argentina, en colaboración con investigadores de España y el Reino Unido, quienes lograron modificar el genoma de la bacteria Pseudomona protegens para que capte nitrógeno del aire y lo transforme en amonio.

Nicolás Ayub, investigador del Conicet que trabaja en el Instituto de Genética del INTA, (Argentina) se refirió a la importancia de la  de éste logro:

este desarrollo es una excelente alternativa a la fertilización nitrogenada de los cultivos y puede tener un impacto muy grande en la producción de alimentos del planeta.

Pudimos introducir cerca de 50 genes que codifican proteínas, lo que le permite a la bacteria captar nitrógeno del aire y transformarlo en amonio para que la planta pueda usarlo. Pseudomona protegens no fija nitrógeno, fue necesario introducir esa cantidad porque la nitrogenasa no es una enzima sino que es un complejo enorme que necesita como mínimo entre 20 y 25 proteínas para poder funcionar. 

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Para el trigo, el maíz o el arroz, que por su volumen de producción mundial son los más importantes, este logro puede reducir el costo de fertilización dramáticamente, dado que  podría lograrse a un dólar o menos por hectárea.

Dado que los resultados alcanzados son altamente auspiciosos, el INTA y el Conicet de Argentina solicitaron la patente para esta tecnología pensada para reemplazar los fertilizantes nitrogenados.

Los fertilizantes se producen a partir de nitrógeno gaseoso que es un derivado del petróleo y que, en la actualidad, se usa para su fabricación un 10 % de la energía consumida a escala mundial.

Sin duda, un planteo totalmente sustentable,  donde la ingeniería genética (la de aquellos denostados “transgénicos”) muestras claramente sus ventajas y potencial para solucionar uno los más grandes problemas de la humanidad: La producción de alimentos de calidad a costos razonables.

Este artículo nos lo envía Daniel Hazeldine. Ingeniero químico de profesión, docente por vocación, divulgador por pasión.Vive y hace docencia en un colegio técnico en una pequeña ciudad del interior de Argentina. Podéis visitar su blog Curioseantes y seguir sus actualizaciones en su twitter @curioseantes.

Info detallada en:

https://www.researchgate.net/publication/303376337_Major_cereal_crops_benefit_from_biological_nitrogen_fixation_when_inoculated_with_the_nitrogen-fixing_bacterium_Pseudomonas_protegens_Pf-5_X940

http://intainforma.inta.gov.ar/?p=33943

Info periodística:

http://supercampo.perfil.com/2016/10/logran-que-una-bacteria-se-convierta-en-fertilizante-natural/



Por Colaborador Invitado, publicado el 10 octubre, 2016
Categoría(s): Biología • Divulgación

 

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