Un estudio demuestra que la combinación de evolución experimental y mutagénesis con radiación gamma puede acortar el camino hacia bacterias útiles para una agricultura adaptada al cambio climático
Redacción Mundo Agropecuario
El aumento sostenido de las temperaturas asociado al cambio climático representa un desafío creciente para la agricultura, en particular para el uso de biofertilizantes microbianos que dependen de organismos vivos sensibles al calor. Aunque las bacterias fijadoras de nitrógeno ofrecen una alternativa clave a los fertilizantes químicos, su ingeniería para tolerar altas temperaturas ha sido, hasta ahora, un proceso lento, costoso e incierto. Un nuevo estudio realizado en los National Institutes for Quantum Science and Technology (QST) muestra que este obstáculo podría superarse más rápidamente mediante una estrategia innovadora que combina evolución experimental con mutagénesis controlada por rayos gamma.
La investigación revela que esta combinación acelera la aparición de bacterias fijadoras de nitrógeno resistentes al calor, reduciendo significativamente los tiempos de desarrollo y abriendo vías prácticas para crear productos microbianos más confiables y preparados para climas extremos. El enfoque no solo tiene implicaciones para la agricultura, sino también para sectores como el procesamiento de alimentos, la industria farmacéutica y la producción de biocombustibles.
El reto de los biofertilizantes en un mundo más cálido
Los biofertilizantes basados en bacterias fijadoras de nitrógeno desempeñan un papel crucial en la sostenibilidad agrícola, al permitir que los cultivos obtengan nitrógeno de forma biológica y reduzcan la dependencia de insumos sintéticos. Sin embargo, muchas de estas bacterias muestran una sensibilidad marcada al calor, lo que limita su eficacia en regiones donde las temperaturas del suelo y del aire están aumentando.
El estudio parte de la constatación de que, si bien los biofertilizantes resistentes al calor podrían ayudar a los cultivos a soportar mejor las condiciones térmicas futuras, el proceso tradicional para desarrollar estas cepas ha sido lento y con resultados impredecibles. La selección natural por sí sola puede tardar años en generar mejoras significativas, y los enfoques de ingeniería genética directa no siempre ofrecen soluciones estables.
Evolución experimental y mutagénesis gamma: un enfoque combinado
La propuesta del equipo de QST se basa en unir dos estrategias complementarias. Por un lado, la evolución experimental, que somete a los microorganismos a condiciones controladas para favorecer la selección de rasgos deseables, como la tolerancia al calor. Por otro, la mutagénesis mediante rayos gamma, que introduce variaciones genéticas de forma acelerada y controlada.
Los rayos gamma generan mutaciones aleatorias en el ADN de las bacterias. Al aplicar esta radiación en condiciones cuidadosamente reguladas, los investigadores pueden aumentar la diversidad genética disponible para la selección, sin recurrir a modificaciones dirigidas. Posteriormente, las bacterias se someten a ciclos de crecimiento bajo temperaturas elevadas, lo que permite seleccionar rápidamente aquellas variantes capaces de sobrevivir y funcionar en condiciones térmicas exigentes.
Resultados clave del estudio
El estudio demuestra que la combinación de ambos enfoques permite endurecer rápidamente bacterias fijadoras de nitrógeno frente al calor. En lugar de depender de largos periodos de adaptación natural, los investigadores observaron que la tolerancia térmica podía incrementarse en plazos mucho más cortos, acortando de forma notable el tiempo necesario para obtener cepas funcionales.
Además, los resultados indican que las bacterias desarrolladas mediante este método mantienen su capacidad de fijar nitrógeno, un aspecto fundamental para su uso como biofertilizantes. Esto sugiere que la mejora de la tolerancia al calor no compromete la función biológica principal del microorganismo.
Ventajas frente a métodos tradicionales
Uno de los principales aportes del estudio es mostrar que la mutagénesis con rayos gamma, cuando se combina con evolución experimental, puede ser una herramienta práctica y eficiente. A diferencia de algunos métodos de ingeniería genética, este enfoque no depende de la inserción dirigida de genes específicos, sino de la selección de variantes naturalmente viables.
El método también reduce la incertidumbre asociada al desarrollo de cepas resistentes, ya que acelera la aparición de rasgos útiles y permite evaluarlos rápidamente en condiciones relevantes. Esto resulta especialmente valioso en un contexto agrícola donde el tiempo es un factor crítico y las condiciones ambientales están cambiando con rapidez.
Implicaciones para la agricultura y más allá
Las bacterias fijadoras de nitrógeno resistentes al calor podrían convertirse en un componente clave de la agricultura climáticamente adaptada, especialmente en regiones tropicales y subtropicales donde el estrés térmico limita el rendimiento de los biofertilizantes actuales. Al mejorar la estabilidad y fiabilidad de estos productos, los agricultores podrían contar con herramientas más consistentes para sostener la productividad.
El estudio también destaca que el enfoque tiene potencial en otros sectores. Microorganismos más resistentes al calor pueden resultar útiles en procesos industriales, como la fermentación en la industria alimentaria, la síntesis de compuestos farmacéuticos o la producción de biocombustibles, donde las altas temperaturas suelen ser una limitación operativa.
Un camino más corto hacia productos microbianos confiables
Los investigadores subrayan que el principal valor de la estrategia radica en acortar los plazos de desarrollo. En lugar de décadas de mejora incremental, la combinación de evolución experimental y mutagénesis gamma ofrece una ruta más directa hacia microorganismos robustos y funcionales.
Este avance resulta particularmente relevante en un escenario de cambio climático acelerado, donde la adaptación de insumos agrícolas debe acompañar el ritmo de las transformaciones ambientales. La posibilidad de desarrollar biofertilizantes más resistentes en menos tiempo podría marcar una diferencia significativa en la capacidad de los sistemas agrícolas para responder a condiciones extremas.
Perspectivas futuras y enfoque prudente
Aunque los resultados son prometedores, el estudio se presenta como una prueba de concepto que abre nuevas posibilidades, más que como una solución definitiva. Los autores señalan la importancia de seguir evaluando la estabilidad de las cepas desarrolladas y su desempeño en condiciones reales de campo.
No obstante, el trabajo aporta una base sólida para explorar aplicaciones prácticas y demuestra que las herramientas de la ciencia de la radiación, combinadas con principios evolutivos, pueden ofrecer soluciones innovadoras a problemas agrícolas urgentes.
Ciencia al servicio de una agricultura resiliente
El uso de rayos gamma para acelerar la adaptación microbiana muestra cómo enfoques interdisciplinarios pueden contribuir a la resiliencia agrícola. Al integrar física, biología evolutiva y agronomía, el estudio del QST ofrece una vía concreta para fortalecer el papel de los biofertilizantes en un mundo más cálido.
En un contexto donde la seguridad alimentaria y la sostenibilidad son prioridades globales, avanzar hacia microorganismos fijadores de nitrógeno resistentes al calor representa un paso relevante para preparar la agricultura del futuro.
Referencias
Gamma rays quickly toughen nitrogen-fixing bacteria. Phys.org, enero de 2026.
National Institutes for Quantum Science and Technology (QST).
Nota editorial:
Este artículo ha sido elaborado con fines divulgativos a partir de información pública y fuentes especializadas, adaptado al enfoque editorial del medio para facilitar su comprensión y contextualización.
