Hoy la agricultura está basada en un sistema intensivo de producción que implica la aplicación excesiva de agroquímicos, el monocultivo y el uso de maquinaria, lo cual trae aparejado un alto consumo de combustibles fósiles, contaminación ambiental y disminución de la biodiversidad. Por esta razón hay mayor preocupación por parte de organizaciones sociales, académicas y gubernamentales, que demandan sistemas más sostenibles de producción que preserven los recursos naturales no renovables.

Una solución para estos problemas consiste en conocer y estudiar las comunidades nativas microbianas del suelo para desarrollar nuevas biotecnologías. Con este objetivo, el Laboratorio de Microbiología de Suelos de la Facultad de Ciencias investiga bacterias y hongos beneficiosos para un potencial uso en la agricultura. Sabemos que un gramo de suelo contiene millones de bacterias y hongos que cumplen un papel fundamental en la conservación de la fertilidad, la formación de los suelos, el crecimiento de las plantas, la descontaminación ambiental y el control biológico de patógenos.

Las bacterias, en general, tienen mala fama, y se las asocia con enfermedades y patologías. Sin embargo, pueden mostrar un perfil solidario. La investigación desarrollada en Uruguay sobre bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico ha permitido que el sector agropecuario ahorre millones de dólares. El ejemplo más eficiente es el uso de inoculantes de Rhizobium. Esta bacteria vive en simbiosis con la raíz de leguminosas, formando órganos llamados nódulos donde se produce la fijación biológica de nitrógeno. Una aplicación de inoculante de Rhizobium le cuesta al productor un dólar por hectárea, mientras que una aplicación de fertilizante de urea cuesta aproximadamente unos 50 dólares por hectárea.

La tecnología vinculada al uso de la fijación biológica de nitrógeno brinda considerables beneficios económicos, ecológicos y sociales. Otro ejemplo de aplicación de bacterias en la agricultura es el uso de Azospirillum, una bacteria que habita los suelos, fija el nitrógeno atmosférico y excreta sustancias llamadas auxinas, que regulan y promueven el crecimiento vegetal. Las auxinas son fitohormonas que incrementan la cantidad de raíces laterales y pelos radicales, aumentando la superficie disponible para la absorción de nutrientes y el flujo de protones en la membrana de la raíz, lo que promueve la captación de agua y minerales. Por lo general, la inoculación con estas bacterias implica costos más bajos que el empleo de fertilización química, y además provoca menor impacto ambiental.

Los hongos tampoco tienen buena prensa. Si bien muchos de ellos son codiciados en la alta gastronomía, no los vinculamos con la fertilidad y la estructura de los suelos. En términos evolutivos y ecológicos, los hongos más antiguos y universales son llamados micorrizas arbusculares. Éstos viven en los suelos asociados con el 95% de las raíces de las plantas, ayudan a su crecimiento, les ofrecen resistencia a condiciones de estrés ambiental y contribuyen a la formación de agregados y estructuración de los suelos.

Existe además un grupo importante de hongos y bacterias que presentan efectos antagónicos con otros microorganismos, y esta acción puede ser aprovechada como una forma de control biológico de patógenos vegetales. El control biológico es un método de regulación y manejo de plagas, enfermedades y malezas. Consiste en utilizar organismos vivos para controlar las poblaciones del organismo perjudicial.

Como si fuera poco, hongos y bacterias no sólo previenen enfermedades y contribuyen al crecimiento de las plantas, sino que también son los principales microorganismos descomponedores. Esto significa que pueden obtener la energía necesaria para crecer y reproducirse a expensas de la materia orgánica muerta. La descomposición de los restos orgánicos ocurre al mismo tiempo que se liberan al suelo los nutrientes necesarios para el crecimiento de otros seres vivos. Hongos y bacterias del suelo son los principales “recicladores” naturales de los nutrientes y la energía en todos los ecosistemas. Si no existieran los microorganismos descomponedores, la materia orgánica se acumularía en los ecosistemas y no sería posible reciclar los nutrientes necesarios para continuar la vida. En la agricultura, cuando pensamos en los restos vegetales poscosecha o en sistemas de cultivo de siembra directa, donde el suelo queda cubierto por rastrojo, los microorganismos descomponedores son esenciales para conservar la fertilidad de los suelos y el ciclado de nutrientes.

En la actualidad, el aumento de la población humana, la urbanización y la actividad industrial provocan la constante y persistente contaminación del ambiente. Una de las estrategias más novedosas para la limpieza ambiental es utilizar bacterias que se alimentan de los residuos tóxicos. Esta técnica se ha empleado exitosamente en casos de derrame de petróleo, en agua y en suelo.

Las estrategias de investigación desarrolladas en el Laboratorio de Microbiología de Suelos tienen como principal desafío ofrecer nuevas herramientas biotecnológicas que permitan producir alimentos saludables sin poner en riesgo la seguridad alimentaria y al mismo tiempo mitigar la contaminación ambiental. Una alternativa a este dilema es el uso de microorganismos benéficos que habitan naturalmente en los ecosistemas y pueden ser efectivamente integrados a sistemas de producción agrícola. Desde hace varios años nuestro grupo, en colaboración con otros investigadores, estudia de forma interdisciplinaria las comunidades microbianas del suelo en busca de microorganismos beneficiosos que puedan ser utilizados en la agricultura para proteger los cultivos del ataque de plagas o enfermedades (control biológico), como fertilizantes “amigos” del ambiente (biofertilizantes) o para la limpieza de ambientes contaminados (biorremediación). Actualmente contamos con una importante colección de microorganismos con diferentes capacidades para su potencial aplicación. La sostenibilidad energética, ambiental y económica de los sistemas agrícolas depende, en gran medida, de la conservación de la biodiversidad genética y funcional de las comunidades microbianas naturales del suelo.

*La autora es asistente del Laboratorio de Microbiología del Suelo del Instituto de Ecología y Ciencias Ambientales de la Facultad de Ciencias. Es Licenciada en Ciencias Biológicas (Udelar), realizó su doctorado en la Universidad de Reading (Inglaterra) y se desempeñó en Italia como especialista en biodiversidad del suelo en la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, por sus siglas en inglés). En el área de la ecología microbiana, investiga las interacciones benéficas entre plantas y microorganismos del suelo, y la utilización de microorganismos benéficos en la agricultura.