Las plantas y los animales tienen bacterias asociadas, en su mayoría inocuas e incluso benéficas. Una de las relaciones que establecen plantas y bacterias conduce a la fijación de nitrógeno (uno de los elementos esenciales para la vida), lo cual permite a las plantas crecer en suelos con bajos niveles de nutrientes; así el estudio de este proceso puede resultar en el desarrollo de nuevos biofertilizantes.
El nitrógeno, que es parte de la estructura de varias biomoléculas como el ácido desoxirribonucleico (ADN) y las proteínas, es el elemento gaseoso más abundante de la atmósfera terrestre, pero la mayoría de los organismos no puede absorberlo directamente del aire, por lo que en la agricultura la adición de éste se hace a través de fertilizantes. El nitrógeno después del agua es un componente fundamental para aumentar el rendimiento de las cosechas.
María Esperanza Martínez Romero, investigadora del Centro de Ciencias Genómicas de la UNAM, explicó que existen bacterias con la capacidad de transformar, a través de la enzima nitrogenasa, al nitrógeno atmosférico en amonio y así darle nutrientes a la planta directamente en donde los necesita, es decir en la raíz.
Por lo anterior, la integrante de la Academia Mexicana de Ciencias considera que este tipo de bacterias podrían sustituir a los fertilizantes nitrogenados utilizados para promover el crecimiento de cultivos como el frijol o el maíz.
Además, algunas de estas bacterias también estimulan la producción de semillas de alto contenido proteico como los garbanzos, las lentejas, las habas y los chícharos, señaló.
La investigadora, que recibió el Premio Nacional de Ciencias 2019 en la categoría de ciencias físico-matemáticas y naturales, ha estudiado la relación entre diferentes bacterias fijadoras de nitrógeno y plantas, entre ellas Phaseolus vulgaris o frijol con Rhizobium etli y con R. phaseoli, esto en vista de que por sí sola la planta del frijol no fija nitrógeno.
El análisis de las relaciones entre plantas de frijol y bacterias fijadoras de nitrógeno le permitió identificar que algunas especies de Phaseolus nativas de México tuvieron un cambio de simbionte, del género de bacterias del suelo Bradyrhizobium al género Rhizobium que también fija nitrógeno, y con ello les fue posible adaptarse más rápido al ambiente.
“Esta modificación se dio a partir de la transferencia horizontal de material genético de un género de bacteria a otro”.
En este sentido, las herramientas genómicas han permitido analizar las interacciones, a detalle, entre las plantas y las bacterias fijadoras de nitrógeno, porque para la simbiosis ambas expresan información genética específica (se activan genes) para que ocurra la infección y la formación del nódulo (estructura especializada donde se albergan las bacterias fijadoras de nitrógeno).
“Nuestro interés se ha enfocado en metatranscriptómica que permite estudiar la expresión de genes para tener una aproximación al conocimiento del papel funcional de las comunidades microbianas en sus hospederos, esto nos ha permitido describir nuevas especies de rizobios (bacterias fijadoras de nitrógeno) de leguminosas”, dijo Martínez Romero, quien también ha abordado el estudio de comunidades de bacterias de plantas y animales nativos de México, entre ellos maíz, la tortuga galápago Tamaulipeca y la cochinilla del carmín.
Finalmente, la investigadora destacó que si se quiere transitar hacia una agricultura sustentable, se debe tener en cuenta este conocimiento a fin de sustituir los fertilizantes nitrogenados, que contienen productos químicos contaminantes, por biofertilizantes.