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Los aromas microbianos podrían salvar los cultivos de la sequía


En su libro Silent Spring , Rachel Carson escribe: “El sentido del olfato, casi más que cualquier otro, tiene el poder de recordar recuerdos …”.


Ruth Schmidt

Podrías preguntarte cómo se relaciona esto con los microorganismos. De hecho, producen la mayoría de los olores que percibimos .

Si alguna vez ha caminado en un bosque después de la primera lluvia después de un período seco, recordaría un olor dulce, fresco y poderosamente evocador. Esta sustancia de olor a tierra es geosmina , una sustancia química liberada en el aire por una bacteria del suelo llamada actinomicetos.

También puede recordar el olor ácido del mar, evocando recuerdos de olas rompiendo, playas de arena y el grito de las gaviotas. Este olor es gracias al sulfuro de dimetilo , un compuesto sulfuroso bastante apestoso producido por algas que forman flores.

Pero los aromas microbianos también pueden proteger a las plantas. Los cultivos agrícolas pueden marchitarse y morir en condiciones de sequía. Los microbios, gracias a los olores que liberan, pueden ayudar a las plantas a tolerar mejor estas condiciones estresantes, un servicio importante en un clima más cálido. Como ecologista microbiano, mi trabajo se centra en comprender cómo los microbios y las plantas trabajan juntos, y qué aromas microbianos ayudan a los cultivos.

Un lenguaje de olores.

Los olores, tanto buenos como malos, son causados ​​por sustancias químicas llamadas compuestos orgánicos volátiles o volátiles.

Los aromas microbianos podrían salvar los cultivos de la sequía.
Nuestro campo experimental con el trigo como planta modelo para investigar el efecto de la sequía en el microbioma de la planta. Crédito: Ruth Schmidt

Los científicos conocen esta forma de lenguaje desde 1990. Las plantas usan volátiles para atraer a los polinizadores , para “pedir ayuda” cuando son atacados por insectos y para advertir a las plantas vecinas que preparen sus defensas químicas .

Sin embargo, solo en la última década los investigadores se dieron cuenta de que los microbios también se comunican con la ayuda de compuestos volátiles . Algunos microbios usan volátiles para enviarse señales o coordinar su comportamiento, como su capacidad para moverse o crecer .

Los volátiles tienen puntos de ebullición bajos y otras propiedades únicas que les permiten evaporarse fácilmente y viajar por el aire a largas distancias, desde una perspectiva microbiana, al menos. Estos atributos útiles ayudan a los microbios a comunicarse en los ambientes del suelo.

Uno podría pensar en los volátiles como las “palabras” que construyen el “lenguaje” de los microorganismos .

Mi investigación sobre la comunicación microbiana ha analizado cómo los microbios del suelo que viven cerca de las raíces de las plantas utilizan sustancias volátiles para intercambiar información en la “rizosfera” o “espacio raíz”. Las bacterias y los hongos en realidad se responden entre sí con terpenos, otro tipo de volátil.

Ya se ha demostrado que los terpenos son importantes en las plantas y los insectos que se comunican entre sí , pero es la primera vez que también observamos conversaciones entre microbios basadas en el terpeno .

El olor del cambio climático.

La agricultura y el cambio climático están profundamente entrelazados. Un estudio reciente estima que las altas temperaturas y la sequía conducirán a pérdidas drásticas para todos los cultivos alimentarios importantes, incluidos el maíz y el trigo . Esto tendrá un impacto dramático en el suministro mundial de alimentos. Estamos en extrema necesidad de estrategias para reducir los efectos negativos del cambio climático en los cultivos. Una de esas estrategias proviene de los microbios.

Los microbios viven dentro de nosotros y sobre nuestra piel, y nos ayudan a mantenernos saludables. Al igual que los seres humanos, las plantas albergan comunidades de microbios, denominadas colectivamente microbioma vegetal , que mantienen su salud , apoyan su crecimiento y los protegen de enfermedades mediante la lucha contra los patógenos . Las plantas incluso pueden reclutar microbios a sus raíces para ayudar a soportar la sequía .

El microbioma de la planta juega un papel importante en la supervivencia de la planta y viceversa: las plantas suministran nutrientes a sus microbios asociados que, a cambio, protegen a su huésped mediante interacciones cooperativas y competitivas . Esta relación íntima y co-dependiente entre la planta y su microbioma se llama holobiont .

Algunos incluso consideran la colaboración como un “superorganismo”, una sociedad organizada que funciona como un todo. El microbioma impulsa la evolución y adaptación de su planta hospedadora, lo que lo convierte en una entidad resistente que puede adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes.

Nuestro equipo investiga las diversas formas en que el holobionte de la planta se adapta al estrés, como la contaminación y la sequía. Encontramos formas de cultivar comunidades microbianas con plantas para aumentar su resistencia a estas tensiones.

Parte de nuestra investigación consiste en encontrar alternativas ecológicamente amigables para la agricultura. Por ejemplo, los terpenos microbianos: la mayor clase de compuestos volátiles producidos por hongos , protistas y bacterias pueden ayudar a las plantas a sobrevivir en épocas de sequía. Los microbios liberan estos volátiles para señalar las plantas y estimular los mecanismos defensivos de la planta .

Todavía no sabemos cómo ocurre la comunicación, o qué genes y vías están involucradas en la liberación de estos compuestos volátiles, pero estamos trabajando en ello. Estamos rastreando los volátiles microbianos en el holobionte de la planta y, literalmente, extrayendo los genes que llevan la información genética para producir esos compuestos.

Luego, podemos seleccionar los microbios que llevan los genes para los olores que ayudan a las plantas a resistir la sequía, y alimentarlos a nuestros cultivos como vitaminas para que puedan continuar brindándonos alimentos en un futuro más cálido.


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