¿Qué sucedería si las plantas pudieran hacer su propio fertilizante a partir del aire?

This post is also available in: English

Traducido por Brenda Moreno Espinosa

La aplicación de grandes cantidades de fertilizantes a las tierras de cultivo es una de las principales culpables de que la agricultura ahora contribuya con un tercio de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero a la atmósfera. Pero, ¿y si pudiéramos eludir este problema en su totalidad mediante el diseño de plantas que producen su propio fertilizante directamente del aire?

Escribiendo en la revista mBio, científicos de la Universidad de Washington han proporcionado algunas de las pruebas más convincentes hasta ahora de que algún día esto podría ser posible. Para hacerlo, sacan provecho del hecho de que el 78% de la atmósfera terrestre está hecha de nitrógeno, que es el ingrediente clave que promueve el crecimiento en los fertilizantes, y un componente principal requerido para la fotosíntesis de las plantas. Pero hacer que las plantas hagan uso de esta abundante fuente de nitrógeno que flota en la atmósfera depende de la capacidad de resolver una peculiaridad de la biología vegetal: el ingrediente que fija el nitrógeno del aire, una enzima llamada ‘nitrogenasa’, la cual no puede operar en la presencia de oxígeno, que por supuesto muchos seres vivos, como las plantas, necesitan para llevar a cabo la fotosíntesis y sobrevivir.

Sin embargo, hay algunas especies inusuales de bacterias fotosintéticas en el planeta, llamadas Cyanothece, que pueden realizar fotosíntesis durante el día, pero retrasan la fijación de nitrógeno hasta la noche, cuando la mayor parte del oxígeno generado por la fotosíntesis ha sido expulsado de la planta, manteniendo los procesos separados . Los investigadores querían probar si podían transferir los rasgos de estas bacterias adaptables a otra especie de bacterias, llamadas Synechocystis, que no tenían esta cualidad, como práctica para lo que algún día se podría lograr con las plantas.

Al hacerlo, pudieron identificar 35 genes asociados con la fijación nocturna de nitrógeno en la bacteria Cyanothece, que luego transfirieron a las especies Synechocystis que no fijaban nitrógeno. Descubrieron que estas bacterias recién renovadas podrían lograr el 30% de la actividad fijadora de nitrógeno de sus donantes Cyanothece. No obstante, este descubrimiento no fue realizado sin sus respectivas advertencias. A pesar de su nuevo conjunto de genes, la capacidad de Synechocystis para fijar nitrógeno desde el aire aún se veía obstaculizada por la presencia de oxígeno. Pero los investigadores encontraron que podían ajustar las tasas de fijación de nitrógeno de las bacterias cambiando los genes que transfirieron. Encontrar la disposición óptima de los genes será ahora el foco de futuros estudios, señalan los científicos.

En cualquier caso, la mayor ventaja de la investigación hasta ahora es que ha demostrado que algún día podría ser posible colocar esta misma maquinaria genética fijadora de nitrógeno en las células de las plantas de cultivo. Si los investigadores pudieran tener éxito en la cría de plantas futuras para trasladar estas características, los cultivos podrían transformar el nitrógeno directamente del aire circundante en combustible para su propio crecimiento.

Esta producción localizada evitaría la necesidad de fabricar cantidades tan grandes de fertilizante, un proceso que, junto con la aplicación de este ingrediente al suelo, genera enormes cantidades de emisiones de gases de efecto invernadero anualmente. Tampoco los agricultores necesitarían regar estos nutrientes en los cultivos obligatoriamente, por lo que se aliviaría el problema de fuga de fertilizantes que se vierten en los ríos, lagos y el mar y contaminan la vida en esos lugares.

Esta realidad aún puede estar lejos. El autor principal Himradi Pakrasi menciona que en un futuro ideal, «cada planta de cultivo fijará su propio nitrógeno, no habrá necesidad de aplicar fertilizantes químicos y no habrá fugas».

Fuente: Liu et. Alabama. «Ingeniería de la actividad de fijación de nitrógeno en un fotótrofo oxigénico». MBio. 2018.

Imagen: Makeagif

 

Suscríbase para recibir el resumen semanal de la revista

Te has registrado satisfactoriamente

Independent, nonprofit journalism
for a livable planet  |  published by Future Earth

Share This

Share This

Share this post with your friends!