Las plantas se encuentran entre los exploradores más intrépidos de la Tierra. Hace aproximadamente 460 millones de años , las primeras plantas empezaron a salir de lagos y ríos y aparecieron en la tierra. En aquella época, la superficie de la Tierra era mayoritariamente roca desnuda.
por Giles Oldroyd
Estos pioneros tuvieron que superar desafíos extraordinarios en su transición desde su estilo de vida acuático. Los cultivos que cultivamos para alimentarnos ahora están luchando por adaptarse a los nuevos extremos de nuestro clima. Pero hay una manera de ayudar a protegerlos: despertar su antigua resiliencia.
Todas las plantas necesitan 17 nutrientes para vivir. El nitrógeno, el fosfato y el potasio son los más importantes. Un suministro limitado de cualquiera de estos impide el crecimiento de la planta.
Por eso, durante milenios los humanos han domesticado cultivos para maximizar la producción y asegurarse de que las plantas tuvieran un suministro suficiente de los nutrientes que necesitaban. Nuestros antepasados recolectaron y esparcieron excrementos humanos en los campos para fertilizarlos y lucharon por tierras cubiertas de guano de aves rico en nutrientes .
Más recientemente, los humanos han creado un comercio global de fertilizantes nitrogenados sintéticos. El ascenso de la civilización humana está entrelazado con el uso de nutrientes vegetales en la agricultura.
Estas prácticas impulsadas por el hombre pueden haber impulsado la producción de alimentos, pero también han hecho que los cultivos sean perezosos.
Conexiones antiguas
Las plantas alguna vez tuvieron que adoptar ingeniosas soluciones evolutivas para sobrevivir en la tierra. Una forma en que evolucionaron fue forjando una relación simbiótica (mutuamente beneficiosa) con los hongos del suelo , las micorrizas arbusculares , que actuaban como raíces primitivas para ayudar a estas primeras plantas a acceder a los nutrientes de la tierra. A cambio, los hongos recibieron la energía que las plantas obtienen de la fotosíntesis.
Nuestras prácticas agrícolas han suprimido estas relaciones simbióticas.
En cambio, dependemos de fertilizantes químicos para cultivar nuestros alimentos, que son responsables tanto de las emisiones de gases de efecto invernadero como de la contaminación agrícola, y son en gran medida inasequibles para los pequeños agricultores , que cultivan un tercio del suministro mundial de alimentos .
Sin embargo, lejos de ser historia antigua , creo que estas relaciones microbianas simbióticas siguen siendo relevantes para la forma en que deberíamos o podríamos producir nuestros alimentos hoy en día.
Las plantas eventualmente desarrollaron sus propias raíces hace unos 350 a 400 millones de años , pero continuaron aprovechando esta relación fúngica para ayudar a absorber nutrientes de la tierra y el suelo.
Luego, hace unos 100 millones de años, algunas plantas (lo que ahora conocemos como la familia de las leguminosas, incluidas las judías, los guisantes y las lentejas) desarrollaron una relación con las bacterias del suelo. Las bacterias, llamadas rizobios , infectan las raíces de las leguminosas y utilizan una enzima para descomponer el nitrógeno del aire en una sustancia accesible a la planta.
Las plantas silvestres todavía utilizan estas asociaciones primitivas para obtener estos nutrientes cruciales . Los rasgos que las plantas necesitan para activar las relaciones simbióticas permanecen en su mayoría inactivos o infrautilizados en los sistemas de producción de alimentos del mundo.
Investigación prometedora
Los científicos están trabajando para comprender cómo las plantas interactúan con estos microorganismos del suelo, para que podamos reactivarlos. La producción de alimentos debe aumentar para alimentar a la creciente población mundial . Sin embargo, es insostenible en su forma actual, ya que alrededor de la mitad de la población mundial depende de fertilizantes para la producción de alimentos.
La cadena de suministro de nitrógeno sintético por sí sola produjo aproximadamente el 10 % de las emisiones agrícolas de gases de efecto invernadero en 2018 y, a menudo, está fuera del alcance de los pequeños agricultores de África, que trabajan con algunas de las tierras más agotadas del mundo.
Investigaciones recientes sobre genes de plantas nos han dicho algo con profundas implicaciones. Nuestros cultivos de cereales tienen la misma vía genética antigua que las leguminosas, lo que les permite interactuar con las bacterias fijadoras de nitrógeno .
Cuando las leguminosas desarrollaron la capacidad de asociarse con bacterias fijadoras de nitrógeno hace 100 millones de años, utilizaron muchos de los procesos ya presentes en su biología para interactuar con hongos micorrízicos arbusculares. Los cereales no entendieron este truco evolutivo: ya se habían diferenciado, en términos evolutivos, de las leguminosas.
La buena noticia es que las investigaciones sugieren que es posible transferir las propiedades únicas de fijación de nitrógeno de las leguminosas a otros cultivos alimentarios.
En los últimos años, los investigadores han aumentado drásticamente nuestra comprensión de cómo las plantas interactúan con los microorganismos beneficiosos. Al menos en el laboratorio, podemos alentar a los cultivos de cereales a interactuar de manera más proactiva con hongos beneficiosos, en condiciones que replican un campo altamente fertilizado y comenzar a recapitular los procesos que vemos en las leguminosas necesarios para dar cabida a las bacterias fijadoras de nitrógeno. Los investigadores están reentrenando plantas para buscar microorganismos beneficiosos.
Estos descubrimientos son vitales para desarrollar cereales que puedan fijar nitrógeno sin nuestra ayuda y acceder a otros nutrientes esenciales a través de interacciones con hongos. Ahora sabemos que todas las plantas tienen el mecanismo fundamental que, hasta ahora, sólo las legumbres han utilizado para permitir interacciones con bacterias beneficiosas.
Podemos hacer que nuestros cultivos interactúen de manera más proactiva y productiva con hongos y bacterias beneficiosos. Y no necesitamos empezar desde cero para diseñar cereales para que sean más independientes.
Sin embargo, no será fácil. Hay varios procesos complicados implicados en la transferencia de la capacidad de fijar nitrógeno a los cereales, que incluyen el desarrollo de la función de reconocer bacterias beneficiosas.
En el futuro, tal vez sea posible cultivar sin grandes cantidades de fertilizantes químicos. Esto no sólo podría transformar la suerte de los pequeños agricultores de los países de bajos ingresos que carecen de acceso a fertilizantes, sino que también podría reducir la contaminación de la agricultura y las emisiones de gases de efecto invernadero . También reduciría el impacto de shocks como la escasez de fertilizantes y los aumentos de precios causados por el conflicto en Ucrania.
Aunque las relaciones subterráneas de las plantas con los microorganismos pasan en gran medida desapercibidas, podrían contener la clave de importantes avances en el futuro de la agricultura.
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original .
