Recurrir a las bacterias para combatir los efectos del cambio climático

Más recientemente, las Naciones Unidas advirtieron que el mundo podría sufrir una escasez de agua del 40 por ciento para 2030, a menos que los países reduzcan drásticamente el uso del agua. Con el 70 por ciento del agua dulce del mundo utilizada para la agricultura, eso significa cambiar la forma en que las personas cultivan. La demanda está en todas partes. En el Valle Central de California, los granjeros están extrayendo agua y ahora explotando depósitos de 30.000 años de antigüedad. En Kenia, que enfrenta su peor sequía desde 2000, los agricultores están cavando pozos a mano para alcanzar el nivel freático que cae, incluso cuando uno de cada 10 kenianos pasa hambre.

Pero en ambas regiones, una solución revolucionaria podría provenir de un recurso pasado por alto: miles de millones de bacterias beneficiosas que prosperan en el suelo cerca de las raíces de las plantas. La bacteria se puede encontrar en todas partes: desde la costa de Kenia, donde mi familia cultiva tomates, pimientos y sandías, hasta el invernadero experimental en Alabama, donde ahora estoy tratando de descubrir los secretos de estos microbiomas del suelo.

De hecho, científicos de los cinco continentes están descubriendo evidencia de asociaciones beneficiosas entre microbios y cultivos como el maíz, el algodón, los tomates y los pimientos. Las plantas suelen emitir fluidos ricos en carbono para nutrir a los microbios. También emiten una variedad de productos químicos en respuesta a una variedad de factores estresantes, incluido el ataque de insectos y el estrés hídrico. Las bacterias del suelo perciben esta información y secretan sus propios químicos que activan las defensas complejas de las plantas.

Por ejemplo, los estudios han demostrado que una combinación de microbios beneficiosos aplicados directamente a las semillas es tan eficaz como los pesticidas comerciales contra la enfermedad del enrollamiento de la hoja del arroz, que se envuelve y se come las hojas de las plántulas. Otros estudios han demostrado que algunos microbios del suelo aumentan significativamente el crecimiento y el rendimiento de cultivos importantes. En Alemania, un estudio de campo de 10 años mostró que los microorganismos beneficiosos pueden promover el crecimiento de las plantas de maíz y la disponibilidad de fósforo y nutrientes esenciales para las plantas en el suelo. En Colombia, los microbiólogos han producido bacterias en masa que colonizan las plantas de yuca y aumentaron los rendimientos en un 20 por ciento.

Para los agricultores que luchan por adaptarse al cambio climático, especialmente los pequeños agricultores con recursos limitados, el aumento de los rendimientos puede abrir nuevas oportunidades por la sencilla razón de que las ventas de cultivos generan efectivo, incluida la inversión en una variedad de opciones «climáticamente inteligentes» para proteger aún más el suelo y el agua. y técnicas agrícolas para aumentar de forma sostenible los rendimientos en pequeñas parcelas de tierra.

Más recientemente, los estudios han señalado un papel directo de las bacterias del suelo en la protección de los cultivos contra la sequía. Mejorar su capacidad para crecer y absorber nutrientes y aumentar su tolerancia a las inundaciones, las altas temperaturas, las bajas temperaturas y muchos otros desafíos que plantea el cambio climático global.

En un estudio, los científicos informan que los pimientos cultivados en condiciones áridas similares a las de un desierto actúan como «islas de recursos», atrayendo bacterias que sustentan el desarrollo de las plantas cuando el agua escasea. Otro estudio identificó bacterias del suelo que hacen que las plantas cierren temporalmente los poros de las hojas. Esto no solo evita que las bacterias que causan enfermedades entren en la planta, sino que también previene la pérdida de humedad y preserva la humedad de la planta.

Puedo ver esto en mi laboratorio de investigación, donde varios experimentos en curso ilustran en gran medida el papel de los microbios del suelo en la prevención del estrés hídrico. Las plantas de algodón, maíz y tomate cultivadas en suelo infundido con ciertas bacterias tenían raíces tres veces más grandes que las plantas cultivadas en suelo no tratado después de solo cinco días sin agua. Las plantas tratadas son altas y robustas; las plantas no tratadas se marchitan y se marchitan. La diferencia es enorme.

Si bien empresas como Nozozymes, Monsanto y Bayer Crop Sciences están explorando la posible comercialización de bacterias del suelo, y algunas nuevas empresas están trabajando las 24 horas para comercializar cócteles microbianos, en general, la investigación en esta área apenas está comenzando.

Con el 2015 designado por las Naciones Unidas como el Año Internacional de los Suelos, los gobiernos, financiadores e investigadores están analizando detenidamente el papel de los suelos saludables para lograr la seguridad alimentaria, ya que el crecimiento de la población y el cambio climático reducen los rendimientos de importantes cultivos alimentarios. Pero poco de su iniciativa considera el potencial de las comunidades bacterianas beneficiosas, miles de millones de ellas, que se han adaptado durante miles de años para ayudar a las plantas a sobrevivir.

Por supuesto, el uso de microbios del suelo es solo una parte de los cambios complejos e interconectados necesarios para garantizar la sostenibilidad de nuestros recursos naturales y la productividad de nuestros sistemas alimentarios. Pero podrían proporcionar soluciones novedosas que son fundamentales para la ciencia vegetal contemporánea a medida que aborda los desafíos del cambio climático.

Debemos invertir en comprender y utilizar este recurso, que complementa a la naturaleza, no en su contra. A medida que aumentan las temperaturas globales y se intensifican las preocupaciones por la seguridad alimentaria, las bacterias del suelo podrían convertirse en la próxima herramienta crítica para la seguridad alimentaria, ayudando a los agricultores de todo el mundo a conservar agua, aumentar los rendimientos y mejorar la nutrición en un clima cambiante.

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