Nuevos conocimientos sobre los suelos revelan interacciones entre microorganismos, plantas y raíces que influyen la producción y la sostenibilidad del sistema.
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SUSCRIBITEEn las últimas décadas, la ciencia registró un salto cualitativo en el conocimiento de la microbiología y de las interacciones que vinculan a los suelos y las plantas. Estos avances abren nuevas posibilidades para diseñar sistemas agrícolas que aprovechen mejor los procesos biológicos y reduzcan la dependencia de insumos externos.
Luis Wall, investigador superior del CONICET y profesor de la Universidad Nacional de Quilmes, repasó algunos de los principales hallazgos que explican este cambio de paradigma durante el taller "Cultivar suelos en la cordillera", organizado recientemente por la región CREA Valles Cordilleranos en Mendoza.
Según explicó, la sostenibilidad de la agricultura depende de la capacidad de mantener la productividad de los suelos en el largo plazo. Sin embargo, los sistemas basados en un uso excesivo de agroquímicos dejaron en un segundo plano el papel de la biología.
Uno de los cambios más importantes se produjo a fines del siglo pasado, cuando se descubrió que cerca del 90% de los microorganismos presentes en los sistemas biológicos no pueden cultivarse en laboratorio. A partir del estudio de su ADN, se reveló un diversidad inédita hasta entonces: “En un gramo de suelo hay unos 10.000 millones de bacterias, más microorganismos que habitantes humanos en el planeta. Además, puede haber entre 100 y 200 metros de filamentos de hongos. Eso significa que están cumpliendo funciones fundamentales dentro del sistema”, señaló Wall.
Uno de los hallazgos más importantes fue comprender que el suelo funciona como un gran sistema digestivo. Los residuos vegetales y animales son degradados por enzimas producidas por los microorganismos, que realizan gran parte de la digestión fuera de sus propias células. “Los microorganismos crecen en comunidad, digieren los alimentos afuera y toman lo que necesitan. El suelo funciona como un gran digestor”, explicó.
Esa actividad biológica puede medirse a través de las enzimas presentes en el suelo. Estas mediciones permiten evaluar el funcionamiento de los ciclos del carbono, del nitrógeno y del fósforo, como si fueran análisis clínicos usados en medicina humana. “De acuerdo con las enzimas que mide un laboratorio, una persona puede saber cómo funcionan sus riñones, su hígado o su corazón. De la misma manera, podemos saber cómo están funcionando los ciclos vinculados a la nutrición del suelo”, afirmó.
A partir de estos estudios, se observó que los suelos prístinos presentan relaciones enzimáticas muy similares entre sí, independientemente del ambiente en que se encuentren. “Es como si la fisiología del suelo se acomodara a cada situación y siempre llegara a un mismo resultado final”, resumió. En contraste, “los suelos agrícolas están trabajando de una manera estresada, lejos de ese valor de normalidad”, sostuvo.
Otro avance importante fue descubrir que la microbiología también es responsable de generar la estructura física del suelo. Los microorganismos producen sustancias que actúan como un pegamento natural, uniendo partículas minerales, materia orgánica y otros microorganismos. Ese proceso da origen a la textura de los suelos saludables y es complementado por la acción de organismos como lombrices, escarabajos y ácaros del suelo. “Cuando los suelos se degradan y se vuelven talco, es porque la microbiología dejó de funcionar en su capacidad de construir estructura”, afirmó.
Los avances en nanotecnología y bioinformática abrieron una nueva ventana para comprender la microbiología del suelo. Mediante análisis de ADN, es posible identificar cientos de miles de microorganismos presentes en una muestra y estudiar sus relaciones. “Uno le saca el ADN al suelo y puede secuenciar las moléculas de entre 500.000 y un millón de bacterias, que representan la biodiversidad presente. Después es posible nombrar a cada microorganismo y analizar cómo interactúa”, detalló.
A partir de esa información, los investigadores construyen mapas de interacciones biológicas con relaciones positivas y negativas entre microorganismos. Esas conexiones funcionan como una red social. “Los suelos con redes sociales más complejas y con más conexiones entre microorganismos, son más resilientes, capturan más carbono, son más productivos y generan mayor sanidad en las plantas”, afirmó.
Los estudios también muestran que el manejo influye directamente sobre esas redes biológicas. Mientras que la agricultura basada monocultivos tiende a desconectar las interacciones entre microorganismos, los ecosistemas naturales presentan redes más densas y complejas.
El mismo fenómeno puede observarse en ambientes degradados que comienzan a recuperarse. A medida que avanza la restauración, las conexiones entre microorganismos aumentan y las redes biológicas vuelven a ganar complejidad.
Una parte importante de la microbiología del suelo se concentra en la rizosfera, la delgada franja de suelo que rodea a las raíces. Allí, a fines del siglo pasado, se aislaron numerosos microorganismos capaces de promover el crecimiento vegetal, fijar nitrógeno, solubilizar fósforo o controlar patógenos.
Esos microorganismos pueden cultivarse en laboratorio y constituyen la materia prima de los bioinsumos que se utilizan en agricultura. “Los biofertilizantes son productos elaborados a partir de microorganismos aislados de las rizosferas de las plantas”, indicó.
Estos hallazgos plantearon nuevas preguntas. Algunos de esos microorganismos poseen genes capaces de producir hormonas vegetales, que no utilizan para su propio desarrollo. “La pregunta es por qué la evolución hizo que bacterias y hongos produjeran sustancias destinadas a otro organismo, como las plantas”, planteó.
La respuesta surgió cuando las técnicas de análisis de ADN permitieron estudiar los microorganismos que viven alrededor y dentro de las raíces. Utilizando métodos similares a los usados para detectar el virus del COVID-19, los científicos analizaron el ADN del suelo adherido a las raíces y el ADN del interior de los tejidos vegetales.
Los resultados mostraron que las comunidades microbianas asociadas a las raíces están dominadas por microorganismos beneficiosos para las plantas. Además, una parte de esos microorganismos logra ingresar a las raíces y establecerse en su interior, formando la microbiota endofítica. “Cada tipo de planta selecciona determinados microorganismos para incorporarlos dentro de sus tejidos. Esas comunidades terminan constituyendo una microbiota propia de la planta”, explicó.
A partir de estos hallazgos, Wall sostuvo que las plantas deben entenderse como sistemas biológicos complejos. Esas comunidades microbianas participan en funciones clave vinculadas al crecimiento, la sanidad y la tolerancia a distintos tipos de estrés, como la sequía, la salinidad o las altas temperaturas. “Históricamente se trabajó sobre el mejoramiento genético de las plantas, pero nunca se consideró la microbiología asociada. Eso es algo que ahora empieza a incorporarse”, señaló.
Wall también se refirió al papel de las micorrizas, hongos que viven asociados a las raíces y que son importantes en sistemas frutícolas como los viñedos, los olivares y los montes frutales característicos de la región de Cuyo, donde se realizó el taller.
Tradicionalmente, estas asociaciones se interpretaban como una extensión del sistema radicular, ya que permiten explorar un mayor volumen de suelo y acceder a agua y nutrientes que las raíces por sí solas no podrían alcanzar. Sin embargo, en las últimas dos décadas se reveló que esos filamentos cumplen funciones mucho más complejas. Además de conectarse con las raíces de una planta, pueden enlazarse con las raíces de otras plantas y formar verdaderas redes subterráneas. “Hay plantas que están literalmente cableadas por filamentos de hongos”, explicó.
Estudios realizados entre 1997 y 2013 demostraron que esas conexiones permiten transferir azúcares de una planta a otra. De este modo, individuos que crecen bajo la sombra y reciben poca radiación solar pueden obtener parte de los productos de la fotosíntesis elaborados por otras plantas de la misma red. “Una planta que no puede fotosintetizar porque no le llega suficiente luz puede adquirir azúcares que le transmiten otras plantas conectadas por micorrizas”, señaló.
Los estudios también mostraron que estas redes redistribuyen nutrientes dentro de la comunidad vegetal. En bosques o praderas, el fósforo y el nitrógeno captados por algunas plantas pueden ser transferidos hacia otras a través de los filamentos fúngicos. “Cuando las plantas están micorrizadas, no necesariamente crecen más en los parches donde hay mayor disponibilidad de nutrientes. Las micorrizas redistribuyen parte de esa riqueza de una manera bastante equitativa entre las plantas conectadas”, indicó.
Uno de los descubrimientos más sorprendentes es la capacidad de estas redes para transmitir señales de alerta. Cuando una planta es atacada por un patógeno, activa mecanismos de defensa que generan moléculas de señalización dentro de sus tejidos. Esas señales no solo circulan dentro de la planta afectada. También pueden desplazarse a través de los filamentos de las micorrizas y alcanzar a las plantas vecinas.
“Las plantas de alrededor son alertadas del peligro y pueden activar respuestas defensivas antes de ser atacadas. Funciona como un grupo de WhatsApp de vecinos: alguien avisa que tuvo un problema y los demás toman precauciones”, comparó.
Muchas funciones que favorecen el crecimiento, la sanidad y la tolerancia de las plantas a distintos tipos de estrés dependen de la microbiología asociada a las raíces y de las interacciones que se establecen entre las plantas y los microorganismos.
Sin embargo, los sistemas agrícolas basados principalmente en insumos tienden a debilitar esos vínculos. Cuando los nutrientes están disponibles en forma inmediata a través de fertilizantes químicos, las plantas reducen la interacción biológica con los microorganismos para obtener nitrógeno, fósforo y otros recursos. “Como es mucho más fácil obtener esos nutrientes directamente de las sales que se agregan al suelo, la planta desacopla parte de su comunicación con la microbiología”, explicó.
Esa situación también afecta a los microorganismos. Como las plantas son la principal fuente de energía que sostiene la actividad biológica del suelo, la menor interacción provoca que muchas de las conexiones entre microorganismos comiencen a perderse. “La microbiología no desaparece. Sigue estando presente, pero deja de cumplir muchas de las funciones que realiza en los sistemas naturales”, afirmó.
Uno de los desafíos de la agricultura sostenible es recuperar los procesos biológicos y reemplazar parte de los insumos externos por estrategias de manejo que favorezcan el funcionamiento de la microbiología del suelo. Si bien los bioinsumos son una herramienta útil, no alcanzan. “Tienen que integrarse con otras prácticas, como los cultivos de servicio. Hay que manejar la biología del sistema para que deje de depender exclusivamente de fertilizantes, fungicidas y plaguicidas”, concluyó.