Transformación de la Agricultura a través de la Microbiota del Suelo: Caminos hacia un Futuro Sostenible

La agricultura se enfrenta al reto de conciliar la necesidad de productividad con la preservación del medio ambiente. En un contexto de creciente demanda de alimentos y cambio climático, la adopción de soluciones innovadoras y sostenibles es crucial. Una de las formas más prometedoras de lograr esta reconciliación radica en la comprensión y la manipulación de los microorganismos del suelo, que desempeñan un papel esencial en la salud de las plantas, la fertilidad del suelo y la mitigación del estrés ambiental. 

El estudio de los microorganismos del suelo es importante porque la protección de la biodiversidad, junto con el manejo adecuado del suelo y el uso eficiente del agua, son estrategias fundamentales para mitigar los efectos del cambio climático en la agricultura. El calentamiento global es uno de los impactos más notables del cambio climático, que se traduce en sequías prolongadas, olas de calor intensificadas y cambios en la distribución de las precipitaciones, que afectan directamente a la actividad agrícola. 

Además, el cambio climático en la agricultura puede resultar en un aumento en la incidencia de plagas y enfermedades en los cultivos. El calentamiento global y los cambios en los patrones de lluvias crean condiciones más propicias para la proliferación de patógenos e insectos que dañan las plantas. Esto desafía a los agricultores a enfrentar un crecimiento de infestaciones y enfermedades, lo que puede afectar negativamente la productividad. 

Así, los microorganismos del suelo, llamados microbiota del suelo, ayudan en el suministro de nutrientes a las plantas, el ciclo de nutrientes, la mejora en su absorción, la descomposición de la materia orgánica y el almacenamiento de carbono, el uso sostenible del suelo con una propuesta de cambios de gestión o soluciones para el proceso de restauración. En este contexto, surge el fenómeno del Agro 4.0, que busca abarcar soluciones multidisciplinarias, como el uso de biológicos, la teledetección, la biotecnología y los sistemas tecnológicos. 

Los principales microorganismos del suelo están representados por bacterias, hongos, algas, arqueas, protozoos y microfauna. La rápida evolución de los microorganismos, especialmente en las interacciones planta-microbiota, desempeña un papel fundamental en el mantenimiento de la funcionalidad de los ecosistemas agrícolas. Esta evolución microbiana puede alterar significativamente la ecología de los suelos, afectando directamente la forma en que las plantas crecen y se desarrollan. 

Comprender estas interacciones es vital para el desarrollo de biofertilizantes evolutivamente estables y estrategias de control de patógenos, que pueden promover una agricultura más sostenible. La evolución microbiana, por lo tanto, no es solo un fenómeno natural, sino un recurso potencialmente poderoso para la innovación agrícola. Entre los microorganismos beneficiosos, las bacterias promotoras de crecimiento vegetal (BPCV) representan una de las herramientas más prometedoras para la agricultura sostenible. Estas bacterias benefician a las plantas a través de la producción de hormonas, la solubilización de nutrientes, la inducción de mecanismos de defensa, la mejora de las características fisicoquímicas y la resistencia general de sus huéspedes, además de ayudar a las plantas a manejar el estrés biótico y abiótico. Las principales BPCV utilizadas en la agricultura son especies de Bacillus, Azospirillum, Burkholderia, Bradyrhizobium, Streptomyces, Rhizobium, Acetobacter, entre otras. 

Además de tener una relación simbiótica beneficiosa con su huésped, las comunidades de BPCP también ayudan a reducir el uso de insumos agrícolas, como fertilizantes, que, a pesar de proporcionar ganancias de producción, causan impactos negativos en el medio ambiente. Uno de los grandes ejemplos es el uso de Bradyrhizobium en los cultivos de soja, que permite ganancias en productividad, además de reducir las emisiones de gases que contribuyen al calentamiento global. Este es solo uno de los muchos organismos utilizados en la agricultura, que actúan para estimular la planta, entregar nutrientes o controlar plagas.  

Sin embargo, la variabilidad en la efectividad de estas bacterias en diferentes entornos y condiciones sigue siendo un desafío. Se necesita más investigación para comprender mejor las interacciones entre las BPCV, las plantas y el medio ambiente, y para desarrollar aplicaciones prácticas que puedan adoptarse a gran escala en la agricultura. 

Todavía pensando en estrategias innovadoras, la aplicación de una mezcla de microorganismos, como Bacillus, Trichoderma y Purpureocillium, ofrece varias ventajas en relación con la aplicación o uso de productos con un solo microorganismo. Este enfoque no solo aumenta la eficacia del control biológico de patógenos, sino que también mejora la salud de las plantas y el suelo. 

Cada microorganismo dentro de la mezcla tiene mecanismos específicos para suprimir los patógenos del suelo, promover el crecimiento de las plantas y aumentar la fertilidad del suelo. Por ejemplo, B. subtilis y T. harzianum producen hormonas vegetales y mejoran la absorción de nutrientes, mientras que P. lilacinum contribuye a la resistencia de las plantas al estrés biótico y abiótico. 

El uso de una mezcla de microorganismos reduce la dependencia de insumos químicos, promoviendo una agricultura más sostenible y eficiente. Este enfoque sinérgico es especialmente importante en un escenario de creciente preocupación por la sostenibilidad ambiental y la salud del suelo. 

Para maximizar los beneficios de la microbiología en el campo, es esencial invertir en el análisis del microbioma del suelo. Comprender la composición y diversidad microbiana le permite ajustar las prácticas de manejo agrícola para optimizar la salud del suelo y la productividad de los cultivos. Además, el monitoreo continuo del microbioma puede revelar cómo las prácticas agrícolas están afectando el equilibrio ecológico del suelo, lo que ofrece información valiosa para una gestión más sostenible. Varias tecnologías se pueden utilizar en esta identificación microbiana. Sin embargo, en la actualidad el uso de la genómica ha traído una identificación más asertiva de microorganismos en nivel de género y especie, algo que otras técnicas convencionales de microbiología no pueden lograr.  

Después de la secuenciación, se utilizan bases de datos para generar la correspondencia entre las secuencias de ADN y los microorganismos con genomas ya depositados. La técnica permite la identificación de microorganismos beneficiosos, como las ya mencionadas BPCV, así como patógenos como Fusarium, Rhizoctony, Sclerotinia, Colletotricum, Phoma, Cercospora, y otros, que pueden causar enfermedades en diferentes cultivos. Un estudio en profundidad de los microorganismos del suelo con metagenómica puede generar resultados sobre los genomas completos de esas comunidades, además de la anotación de genes y metabolitos. También es posible seleccionar microorganismos con características agrícolas potenciales e incluso el descubrimiento de nuevos organismos nunca antes identificados. 

La misma técnica de identificación de microorganismos del suelo por secuenciación de ADN se puede utilizar para zonas productivas con el fin de buscar microorganismos de interés agronómico; para áreas de bosque nativo, para entender la dinámica microbiana de este ambiente armónico; o en situaciones de degradación del suelo. Los estudios han correlacionado la diversidad y abundancia microbiana en diferentes suelos, tipos de cultivos y biomas en Brasil. Sin embargo, es necesario aumentar el desarrollo de bases de datos propias para muestras del territorio nacional, integradas con otras tecnologías de análisis de suelos y análisis climáticos. 

Saber qué microorganismos están presentes en el suelo, o en otras partes de la planta, como la raíz, el tallo, la hoja, la flor, el fruto y la semilla, también es de suma importancia para otros enfoques, ya que abre las puertas a mercados más exigentes y garantiza la satisfacción de los productores rurales, especialmente cuando pensamos en el desarrollo y validación de nuevos bioinsumos y el mantenimiento de un ecosistema armónico en el suelo. El análisis del microbioma, combinado con el uso de la inteligencia artificial, puede revolucionar la agricultura, ya que lleva los índices de biodiversidad al campo, lo que permite una toma de decisiones más asertiva y basada en datos. 

La integración de soluciones basadas en microorganismos en la agricultura es una forma prometedora de abordar los desafíos de la sostenibilidad y la productividad, entendiendo qué microorganismos están presentes en cada bioma y en condiciones climáticas específicas. Las innovaciones en el campo no solo benefician la producción agrícola, sino que también contribuyen a la preservación del medio ambiente, promoviendo un futuro más sostenible para las próximas generaciones. Al adoptar prácticas sostenibles, el agronegocio puede alinearse con las agendas ambientales, asegurando beneficios para ambos sectores y construyendo un futuro agrícola más prometedor y ecológicamente equilibrado. 

* Stela Virgilio és socia-propietaria y CEO de la startup ByMyCell. És licenciada en biotecnología, máster y doctora en biotecnología, con Executive MBA en dirección de empresas.

Referencias:

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