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28 SEPTIEMBRE

AGROBIOTECNOLOGÍA

Con bacterias diseñadas los cultivos podrían un día fertilizarse a si mismos

Con bacterias diseñadas los cultivos podrían un día fertilizarse a si mismos

Durante los últimos 100 años, desde que los químicos alemanes Fritz Haber y Carl Bosch han descubierto la manera de arrancar el fertilizante de la nada con la fuerza de la química, los agricultores se han basado en un producto imperfecto para que sus plantas crezcan: fertilizantes



Para producir esta materia se quema a través del 3% del gas natural del mundo cada año, se libera toneladas de carbono a la atmósfera y llega a los ríos, arroyos y acuíferos. Basarse en los combustibles fósiles para producir alimentos no es exactamente sostenible. Pero a medida que el mundo piensa acerca de lo que se necesita para alimentar a 9 mil millones de personas con un rápido cambio climático, se ha convertido en un punto inconcebible.

Una solución sería que todos empiecen a comer mucho más legumbres.

Maní, guisantes, y muchos tipos de granos son respetuosos con el clima, ya que básicamente hacen su propio fertilizante. Juegan a ser el anfitrión con una clase especial de microbios llamados fijadores de nitrógeno que invaden los pelos de la raíz de sus plantas huésped, formando nodos y convirtiendo el nitrógeno libre en el suelo a amoníaco. Ese es el material que las plantas necesitan para tomar alimentos por sí mismos a través de la fotosíntesis. La mayor parte de los cultivos de alimentos más consumidos en el mundo son de maíz, trigo, arroz -que no son tan capaces para fijar el nitrógeno. Es por ello que requieren tanto de los fertilizantes artificiales para crecer.

O, usted podría diseñar una serie de microbios que tienen todo el poder de fijación del nitrógeno a partir de amigos foliculares del maní, pero con la capacidad de colonizar las raíces de cualquier planta. Posteriormente, se podría recubrir con esa bacteria semillas no perecederas y enviarlas a cualquier parte del mundo. Eso es lo que un nuevo start up, planea hacer, a partir de la inversión que cualquier empresa de tecnología agrícola de semillas realice este año. Recientemente, el gigante de bioquímica alemana Bayer, anunció que estaba uniendo fuerzas con Ginkgo Bioworks, una empresa de biología sintética con sede en Boston, para crear una nueva empresa que aleje el mundo fuera de los fertilizantes.

“Nosotros sabemos que los microbios fundamentalmente proporcionarán beneficios a las plantas que los productos químicos no pueden”, dice Mike Miille, jefe de productos biológicos de Bayer Crop Science, que también será director general interino de la nueva compañía. “Pero estos microbios fijadores de nitrógeno han sido limitados en lo que pueden hacer por lo cual la evolución de plantas los ha empujado a un lado. Estamos tratando de cambiar eso“.

La compañía (que es hasta ahora no tiene nombre) operará conjuntamente con Ginko y el próximamente a ser completado, unidad automatizada de fusión ADN y el centro de I+D de Bayer Crop Science en Sacramento Oeste. El equipo científico de Bayer ya ha comenzado la selección de su biblioteca microbiana para bichos candidatos a ser enviados a Boston. Con cientos de miles de bacterias que tamizar, esperan reunir un conjunto diverso de los fijadores de nitrógeno para que los científicos en Ginkgo puedan iniciar la secuenciación a partir del próximo mes.

Esta fase de prospección podría darles una buena idea de qué genes son más importantes para la fijación de nitrógeno. (Aunque, sin un amplio conjunto de genomas de referencia de microbios del suelo, esto va a ser una seria expedición de pesca.) Pero si funciona, planean usar esa hoja de ruta genética para diseñar y sintetizar ADN a medida, para los nuevos microbios puedan crecer y ser estudiados en el laboratorio.

En última instancia, este grupo está tratando de diseñar una bacteria que combina habilidades fijadoras de nitrógeno con el escudo de fortaleza para semillas, que tiene que ser capaz de sobrevivir sin agua durante largos períodos de tiempo y luego activarse tan pronto como se moja. También tiene que poder crecer en una placa de Petri (la mayoría de los fijadores de nitrógeno salvajes no lo hacen). ¡Ah!, y también tiene que hacer frente a los procesos de producción y formulación industriales.

Un robot que recoge colonias, aislando las cepas microbianas en la fundición ADN de Ginkgo en Boston.

GINKGO BIOWORKS

Con una inversión inicial de 100 millones de dólares y algunos de los más nuevos, robots que construyen ADN más rápido disponibles, la compañía espera que la plantación de semillas recubiertas con novedosos fijadores de nitrógeno en los campos de Sacramento Oeste se dé en algún momento en los próximos cinco años.

Eso es, si todo va según lo planeado. Sin embargo, hay una gran cantidad de formas en que puede salir mal. Por un lado, la fijación de nitrógeno es complicada. Al menos 20 genes codifican las proteínas implicadas directamente en la transformación de nitrógeno libre de amoníaco -por no decir nada de los procesos metabólicos a lo largo de las líneas laterales. La reconstrucción de una de las vías bioquímicas más fundamentales conocidas de la naturaleza no es poca cosa.

E incluso si pueden llegar a hacerlo en un laboratorio, la vida es mucho más desordenada en un campo. El espacio alrededor de una semilla que germina, la llamada espermosfera, es un gran cuadro negro. Los científicos saben casi nada acerca de cómo el suelo interactúa con todos los azúcares y las enzimas de una planta viva, y sobre todo no cualquier bacteria exuda encanto de la semilla.

La relación entre las legumbres y sus microbios tomó miles, si no millones de años para evolucionar en la naturaleza. En realidad no se sabe si las plantas como el trigo, el arroz y el maíz pueden sumarse al desarrollo de la misma asociación. “Eso va a ser uno de los retos principales de este proyecto”, dice Jason Kelly, co-fundador y CEO de Ginko. “Pero lo que tenemos a nuestro favor es que la planta realmente quiere este nitrógeno, e históricamente es el escenario adecuado para que surjan relaciones simbióticas. La evolución está de nuestro lado”. Históricamente no en la mayoría de los cultivos comerciales, pero quizás esta vez sí.


Traducción: Cecilia González P.

Publicado: 28 de septiembre de 2017

Fuente: Wired

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