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¿Podrían microbios avanzados reemplazar al fertilizante artificial?

2 de agosto de 2018

El surgimiento de la biología sintética ofrece el potencial para diseñar microbios que pueden ayudarnos a cultivar sin tener que recurrir a fertilizantes artificiales.

Somos mucho más que un solo ser. De hecho, nuestros cuerpos contienen más bacterias que células humanas. Una miríada de organismos microscópicos vive dentro y fuera de nosotros, proporcionándonos servicios vitales que son esenciales para nuestra supervivencia.

Esta característica, por supuesto, no es exclusiva de los seres humanos: todos los animales y las plantas comparten su existencia con una multitud de microorganismos similar. Esta comunidad ecológica de entidades orgánicas interdependientes se denomina microbioma.

Algunas plantas, como los porotos de soja o las legumbres, tienen microbiomas que incluyen bacterias, que a menudo viven en las raíces de estas plantas y pueden obtener nitrógeno del aire y convertirlo en nutrientes esenciales para que estas crezcan. La mayoría de los organismos vivientes, sin embargo, no han evolucionado con esta habilidad.

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Por qué los campos necesitan fertilizantes... por ahora

Casi el 80 % de la atmósfera de la Tierra está compuesta por gas nitrógeno, un componente que la mayor parte de las plantas y los animales no pueden utilizar en estado gaseoso. La mayoría de las plantas obtienen del suelo el nitrógeno que necesitan para crecer, mientras que los animales lo obtienen comiendo esas plantas (u otros animales).

Esto implica un desafío para los agricultores de todo el mundo. Para satisfacer la demanda de alimentos en constante aumento, los agricultores deben utilizar fertilizantes sintéticos para aumentar el suministro de nitrógeno y otros nutrientes del suelo, para así poder seguir cultivando y cosechando cultivos para satisfacer las necesidades del planeta.

"Los fertilizantes sintéticos nitrogenados son esenciales para los agricultores de todo el mundo y probablemente se utilizan en el 90 % de la producción agrícola", comenta Mike Miille, director general de Joyn Bio, una nueva empresa conjunta entre Bayer y Ginkgo Bioworks. "Si se eliminaran, la producción de estos cultivos bajaría significativamente —o cesaría por completo— porque no tendrían la cantidad de nutrientes que necesitan para crecer".

No obstante, esto tiene un precio.

El proceso para convertir el gas nitrógeno de la atmósfera en compuestos nitrogenados, llamado proceso de Haber-Bosch, es costoso y consume mucha energía: entre el 1 y el 2 % del suministro energético del mundo, y aproximadamente el 3 % de la producción mundial de gas natural. Además, es responsable de alrededor del 3 % de las emisiones totales de CO2. Otro de los desafíos que presentan los fertilizantes sintéticos es su correcta dosificación: cualquier exceso puede ser dañino para el medioambiente.

Entonces, ¿existe un modo de disminuir el uso de los fertilizantes nitrogenados mediante la imitación de los microbios que ayudan a satisfacer las necesidades de nitrógeno de algunas plantas?

"Mediante el uso de estos microbios beneficiosos, esperamos reducir el impacto ambiental y ofrecer a los agricultores la posibilidad de ser más sustentables, tanto económicamente como en lo relacionado con el medioambiente".

– Mike Miille, director general de Joyn Bio

Diseño de microbiomas

En la última década, el costo y el tiempo que lleva analizar, secuencias y editar ADN han disminuido drásticamente. Esto ha contribuido al surgimiento de un nuevo sector que busca programar células como un informático programaría una computadora: la biología sintética.

"La biología se expresa en el código genético bajo la forma del ADN. En cada organismo —ustedes, las plantas, yo— existe un código que puede leerse y que le dice a ese organismo qué cosas puede hacer. Fundamentalmente, lo que Ginkgo hace es realizar cambios en ese código que les permitan a las células hacer cosas nuevas", explica Jason Kelly, cofundador y director general de Ginkgo Bioworks.

Esta capacidad de permitirles a organismos microscópicos hacer cosas nuevas es el centro de la misión de Joyn Bio de desarrollar una alternativa sustentable a los fertilizantes sintéticos nitrogenados.

Esta nueva empresa conjunta se concentra en el análisis de los microbiomas beneficiosos que ya absorben el nitrógeno del aire para plantas como los porotos de soja y el maní para comprender mejor los genes y las etapas del proceso. La intención es encontrar maneras de crear microbios similares para ayudar a cultivos como el maíz, el trigo y el arroz a extraer nitrógeno del aire, lo que reduciría enormemente la necesidad de fertilizantes sintéticos.

"En el eje de lo que intentamos hacer se encuentra el uso de microbios para reducir significativamente la cantidad de fertilizantes que los agricultores deben utilizar", comenta Miille. "Mediante el uso de estos microbios beneficiosos, esperamos reducir el impacto ambiental y ofrecer a los agricultores la posibilidad de ser más sustentables, tanto económicamente como en lo relacionado con el medioambiente".

Si esta nueva empresa tiene éxito, al igual que las personas toman probióticos para mejorar su salud intestinal, nuestros principales cultivos pronto comenzarán a beneficiarse de microbios igualmente "amigables". Y, al hacerlo, ayudarán a satisfacer nuestra creciente demanda de alimentos de un modo más sustentable para el medioambiente.

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