Los microorganismos son seres vivos que no se ven a simple vista y están por todas partes, son tan variados que algunos son capaces de metabolizar compuestos complejos como el petróleo, o vivir en ambientes extremos como las aguas ácidas del río Tinto.
Son unos bichos extraordinarios que, en conjunto, suponen la mayor diversidad de organismos en el planeta, y pertenecen a diversos grupos de organismos como son bacterias, virus, protozoos u hongos unicelulares. A pesar de la primera imagen que siempre nos llega a la cabeza de “microorganismo = enfermedad”, menos de 1% de las bacterias descritas son patógenas. Es más, muchas de ellas son beneficiosas. Por ejemplo, las bacterias que viven el tracto digestivo del ser humano, ayudan a digerir y absorber parte de los alimentos; las bacterias que viven asociadas a nuestra piel, que, sin tener ninguna función beneficiosa per se, son capaces de competir con otros microorganismos patógenos impidiendo que colonicen la piel, y evitando que provoquen infecciones.
Parte de estos microorganismos viven asociados con organismos superiores con los que establecen relaciones muy estrechas formando lo que se conoce como el “microbioma”. En el caso de las plantas, éstas también tienen su propio microbioma que, principalmente, proviene del suelo. Las raíces de las plantas liberan compuestos en su entorno que lo convierten en un oasis en el desierto y atraen a los microorganismos del suelo. ¿Pero, por qué invertir tanta energía en mantener estos microorganismos? En la naturaleza nada es gratis, y en contrapartida, estos microorganismos aportan un beneficio a las plantas. Por ejemplo, las micorrizas (hongos que solo crecen si colonizan las células de la raíz) son capaces de solubilizar parte del fósforo disponible en el ambiente a una forma que las plantas sean capaces de usar. Además, las micorrizas aumentan la superficie en contacto con el suelo, por lo que incrementan la capacidad de captación de agua y otros nutrientes de las plantas.
El suelo es un lugar inhóspito donde elementos tan importantes para el crecimiento vegetal como el fósforo o el nitrógeno son escasos. Ésta es la principal razón del uso en la agricultura de fertilizantes ricos en estos compuestos. Desde la revolución verde en los años 70, el uso extensivo de fertilizantes ha permitido alimentar a los habitantes del planeta. Sin embargo, aunque el uso de fertilizantes se incrementado 7 veces desde los años 60, la producción agrícola a penas se ha duplicado. Es decir, los fertilizantes ya no son capaces de cubrir las necesidades alimentarias de la población mundial debido al ritmo de crecimiento demográfico ya que para el año 2050 seremos más de 9,000 millones de habitantes, según la ONU. Además, los fertilizantes actuales son altamente contaminantes, no son totalmente absorbidos por las plantas, y parte son arrastrados por la lluvia a los ríos y al mar, donde el exceso de nutrientes contamina el mar y acaba, en países como Australia, con los arrecifes de coral. Por tanto, necesitamos una nueva revolución verde que permita alimentar al planeta en 30 años.
Desde hace algunos años, se están desarrollando alternativas a los fertilizantes basados en el uso de microorganismos para incrementar la producción agrícola. Un ejemplo muy estudiado es la relación simbiótica (es decir, beneficiosa para ambos organismos) que se establece entre las leguminosas (como la soja, el guisante o el cacahuete) y las bacterias simbióticas. Las legumbres son una fuente de proteínas muy importantes y suponen un 27% de la producción total. Sin embargo, los principales cultivos en el mundo son los cereales como el maíz, el trigo y el arroz, cuya producción entre 2015-2016 alcanzó 2530 los millones de toneladas, y necesitan una gran cantidad de fertilizantes ricos en nitrógeno para cubrir las necesidades mundiales actuales. Aquí es donde surge el problema, ¿Cómo incrementar la producción del maíz o el arroz de una manera sostenible?: Dirigiendo las investigaciones a la producción de cereales como el maíz o el arroz que sean capaces de crecer sin necesidad del uso de fertilizantes sintéticos. Éste es el caso del grupo liderado por el Profesor Luis M. Rubio, del Centro de Biotecnología y Genómica de plantas de la Universidad Politécnica de Madrid. Sus investigaciones han conseguido producir la enzima bacteriana responsable de la fijación de nitrógeno (nitrogenasa) en levaduras (“Hacia la elaboración de cereales capaces de consumir el nitrógeno del aire”). Las levaduras son organismos más complejos, y por tanto más similares a las plantas. Es un pequeño paso, pero muy importante para lograr plantas que no necesiten fertilizantes nitrogenados y abre el camino a conseguir una mayor producción agrícola de manera más sostenible. Con este tipo de herramientas conseguiremos llegar en 2050 a alimentar a toda la población mundial cuidando del planeta donde vivimos.
Sin embargo, aún hay mucho por hacer, muchos pequeños pasos que lograr, y para ello necesitamos una mayor inversión en ciencia.
Dr. Beatriz Jorrín, investigadora postdoctoral bajo la supervisión del Profesor Phil Poole. Departamento de «Plant Sciences» de la Universidad de Oxford. Su principal línea de investigación es entender como las bacterias simbióticas consiguen colonizar las raíces de las legumbres analizando su información genética.
