{"id":193127,"date":"2015-04-10T15:40:00","date_gmt":"2015-04-10T18:40:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=193127"},"modified":"2015-08-05T18:39:03","modified_gmt":"2015-08-05T21:39:03","slug":"a-la-hora-de-las-dificultades","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/a-la-hora-de-las-dificultades\/","title":{"rendered":"A la hora de las dificultades"},"content":{"rendered":"
\"El

L\u00c9O RAMOS<\/span>El agave azul es t\u00edpico de regiones con suelo pobre y arenoso y constituye la materia prima del tequilaL\u00c9O RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

El tequila, la famosa bebida destilada mexicana, se elabora con la pulpa de una planta de hojas oblongas, duras y espinosas: el agave azul (Agave tequilana<\/em>). Dicha planta, t\u00edpica del desierto, crece en suelos pobres y arenosos en parte gracias a los nutrientes producidos por bacterias que viven armoniosamente en el interior de sus c\u00e9lulas. Pero en momentos de necesidad extrema, tales como los largos per\u00edodos de sequ\u00edas o de sol intenso, el agave azul sacrifica esas bacterias y se alimenta de ellas para sobrevivir. \u201cLa planta, literalmente,consume sus bacterias para mantenerse viva\u201d, explica el bioqu\u00edmico Paolo Di Mascio, del Instituto de Qu\u00edmica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IQ-USP).<\/p>\n

Di Mascio tom\u00f3 parte en un equipo internacional que realiz\u00f3 una serie de experimentos en el IQ-USP y en la Universidad Rutgers, en Estados Unidos, y demostr\u00f3 que el agave azul digiere la bacteria Bacillus tequilensis<\/em>, normalmente hallada en sus c\u00e9lulas. Esta estrategia le permite a la planta absorber al menos parte de los nutrientes que necesita para atravesar los per\u00edodos de privaci\u00f3n. Los resultados de este trabajo, publicado en noviembre de 2014 en Scientific Reports<\/em>, revelan tambi\u00e9n que, aun cuando existe una abundancia de nutrientes, el agave azul se beneficia de su sociedad con la B. tequilensis<\/em>: la presencia de esta bacteria hace que la planta crezca m\u00e1s r\u00e1pido y llegue incluso a triplicar su producci\u00f3n de biomasa.<\/p>\n

Otras investigaciones recientes ya hab\u00edan indicado que ciertas especies de bacterias colaboran en el crecimiento de plantas y en el control de plagas agr\u00edcolas. \u201cBuscamos microrganismos que reemplacen o reduzcan el uso de fertilizantes y pesticidas\u201d, dice Miguel Beltr\u00e1n-Garc\u00eda, investigador de la Universidad Aut\u00f3noma de Guadalajara, M\u00e9xico, quien lider\u00f3 los estudios con el agave.<\/p>\n

\"En

L\u00e9o Ramos<\/span>En el laboratorio: las hojas se maceran…L\u00e9o Ramos<\/span><\/p><\/div>\n

Beltr\u00e1n-Garc\u00eda llev\u00f3 adelante esos experimentos en 2013, cuando pas\u00f3 un a\u00f1o en el IQ-USP por invitaci\u00f3n de Di Mascio, su colaborador desde hace m\u00e1s de una d\u00e9cada. Junto a otro equipo internacional, identificaron una v\u00eda bioqu\u00edmica por la cual el hongo Mycosphaerella fijiensis<\/em> da\u00f1a a los bananos. Los experimentos, descritos el a\u00f1o pasado en la publicaci\u00f3n peri\u00f3dica PLoS One<\/em>, indicaron que la luz solar, al incidir sobre el pigmento melanina, producido por el hongo, desencadena reacciones fotoqu\u00edmicas que generan mol\u00e9culas de ox\u00edgeno excitado y provocan la muerte de las c\u00e9lulas en las\u00a0 hojas de la planta, dej\u00e1ndolas con una tonalidad oscurecida. Los investigadores siguen investigando ahora esta plaga, conocida como sigatoka negra, para entender mejor de qu\u00e9 modo una soluci\u00f3n l\u00edquida desarrollada por Beltr\u00e1n-Garc\u00eda y sus colaboradores logr\u00f3 controlar la enfermedad en plantaciones comerciales en M\u00e9xico. Dicha soluci\u00f3n se elabora a base de una mezcla de bacterias que se extraen de los propios bananos y, aparte del efecto pesticida, sirve como fertilizante.<\/p>\n

En simult\u00e1neo con la investigaci\u00f3n sobre la plaga de los bananos, Beltr\u00e1n-Garc\u00eda sigue preocupado con el futuro del agave azul, uno de los principales productos agr\u00edcolas del estado mexicano de Jalisco, donde se encuentran la ciudad de Guadalajara y el pueblo de Tequila. Esta fuerte bebida destilada no es el \u00fanico derivado del agave azul fabricado a escala industrial. De \u00e9l tambi\u00e9n se extrae, despu\u00e9s de la cocci\u00f3n, un jarabe m\u00e1s dulce que la miel y la inulina, un az\u00facar que se emplea en la producci\u00f3n de alimentos. \u201cLa producci\u00f3n del agave azul est\u00e1 padeciendo con enfermedades provocadas por hongos y bacterias y con el ataque de insectos\u201d, explica Beltr\u00e1n-Garc\u00eda.<\/p>\n

Hambre de nitr\u00f3geno
\n<\/strong>Para intentar incrementar la productividad, los agricultores aplican cantidades excesivas de fertilizantes \u2013un fen\u00f3meno mundial en la agricultura\u2013, lo que tambi\u00e9n genera consecuencias indeseables. Los fertilizantes contienen sales de nitrato y de cloruro de amonio, fuentes de uno de los nutrientes m\u00e1s esenciales para las plantas, el nitr\u00f3geno. Ese elemento qu\u00edmico entra en la composici\u00f3n de las prote\u00ednas, del ADN y de la mol\u00e9cula de clorofila, el pigmento responsable de la reacci\u00f3n de fotos\u00edntesis que alimenta a los vegetales. El problema reside en que las plantas absorben tan s\u00f3lo la mitad del nitr\u00f3geno de los fertilizantes. El resto va a parar al ambiente y puede perjudicar la calidad del suelo y contaminar ecosistemas distantes, cuando es llevado lejos por el viento y el agua.<\/p>\n

\"...y

L\u00c9O RAMOS<\/span>…y se las corta…L\u00c9O RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

A causa de estos efectos, se buscan alternativas a los fertilizantes. Una de ellas la constituyen bacterias que ayudan a las plantas a extraer nitr\u00f3geno: transforman el nitr\u00f3geno del aire (inerte para la mayor\u00eda de los seres vivos) y de otros compuestos en mol\u00e9culas que ellas pueden absorber, tales como el amon\u00edaco. Otras bacterias descomponen organismos muertos y ponen a disposici\u00f3n de las plantas compuestos a base de nitr\u00f3geno.<\/p>\n

M\u00e1s recientemente se detect\u00f3 que las plantas tambi\u00e9n adquieren nitr\u00f3geno con la ayuda de otro tipo de microorganismos: las bacterias endof\u00edticas como la Bacillus tequilensis<\/em>, que viven en el interior de las c\u00e9lulas vegetales en armon\u00eda con su hu\u00e9sped. Sin embargo, nadie sabe de qu\u00e9 modo el agave aprovecha los nutrientes que producen estas bacterias, ya sea que est\u00e9n en el suelo, en las ra\u00edces o en las c\u00e9lulas vegetales.<\/p>\n

\u201cResulta dif\u00edcil estudiar el flujo de nutrientes de los microbios a las plantas\u201d, afirma James White, experto en interacci\u00f3n entre plantas y microorganismos de la Universidad Rutgers, uno de los colaboradores de Beltr\u00e1n-Garc\u00eda y de Di Mascio en el estudio de la sigatoka negra. \u201cProbablemente por eso, nadie ha realizado este tipo de experimentos\u201d, comenta White, quien junto a su colega Monica Torres tambi\u00e9n particip\u00f3 en el trabajo con el agave azul.<\/p>\n

White estudia gram\u00edneas que albergan bacterias endof\u00edticas y estima que las plantas pueden digerir los microorganismos mediante la producci\u00f3n de agua oxigenada (H2<\/sub>O2<\/sub>). \u00c9sta, que tiene una f\u00f3rmula qu\u00edmica similar a la del agua, contiene un \u00e1tomo de ox\u00edgeno extra que tiende a reaccionar con otras mol\u00e9culas. El investigador imagina que el agua oxigenada que libera la planta destruye a las bacterias endof\u00edticas y descompone sus mol\u00e9culas grandes en mol\u00e9culas menores que las c\u00e9lulas vegetales pueden aprovechar. \u201cContamos con evidencias de que eso sucede en algunas especies, pero creemos que ese proceso puede ocurrir en todo el reino vegetal\u201d, dice White. \u201cLa cuesti\u00f3n que queda abierta consiste en saber cu\u00e1n importante es para la planta el nitr\u00f3geno proveniente de las bacterias endof\u00edticas\u201d. La respuesta probablemente debe variar de una especie de planta a otra y seg\u00fan las circunstancias en que se la misma encuentra.<\/p>\n

\"...para

L\u00c9O RAMOS<\/span>…para pasar por dos tipos de an\u00e1lisis en que se eval\u00faa la incorporaci\u00f3n de nitr\u00f3geno 15L\u00c9O RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

En uno de los experimentos, White y Monica observaron en el microscopio c\u00e9lulas de la ra\u00edz del agave azul arrojando agua oxigenada sobre bacterias B. tequilensis<\/em> inoculadas en la planta. Sin embargo, esta prueba no despejaba todav\u00eda una duda: \u00bfla liberaci\u00f3n de agua oxigenada ser\u00eda una reacci\u00f3n de defensa de la planta contra el exceso de bacterias o una forma de obtener nutrientes?<\/p>\n

El seguimiento del is\u00f3topo
\n<\/strong>Di Mascio tuvo entonces la idea de cultivar B. tequilensis<\/em> en laboratorio, y las aliment\u00f3 con un nitr\u00f3geno especial que podr\u00eda rastrearse y, posteriormente, detect\u00e1rselo en mol\u00e9culas producidas por las plantas. Les dieron a las bacterias un tipo de nitr\u00f3geno que pesa 15 unidades de masa at\u00f3mica, a diferencia de la mayor\u00eda de los \u00e1tomos de nitr\u00f3geno hallados en la naturaleza, que tienen un peso de 14.<\/p>\n

En el IQ-USP, Fernanda Prado, K\u00e1tia Prieto y Marisa Medeiros, del Departamento de Bioqu\u00edmica, y Lydia Yamaguchi y Massuo Kato, del Departamento de Qu\u00edmica Fundamental, alimentaron pl\u00e1ntulas de agave azul cultivadas en condiciones controladas con las bacterias que conten\u00edan nitr\u00f3geno 15. En uno de los experimentos, las pl\u00e1ntulas eran retiradas del invernadero una vez por semana, y a su vez tambi\u00e9n eran lavadas y esterilizadas. Despu\u00e9s pasaban algunas horas en una maceta con arena est\u00e9ril y una soluci\u00f3n de B. tequilensis<\/em>, lo cual simulaba un ambiente pobre en nitr\u00f3geno. Los investigadores aumentaban el estr\u00e9s del ambiente al dejar el agave bajo una luz muy intensa.<\/p>\n

\"054-057_Tequila_230\"<\/a>Al cabo de seis meses, los cient\u00edficos recolectaron las hojas que brotaron durante ese per\u00edodo y las analizaron con la ayuda de espectr\u00f3metros de masas, aparatos capaces de distinguir entre ambos tipos de nitr\u00f3geno. Y encontraron nitr\u00f3geno 15 tanto en amino\u00e1cidos (los bloques que conforman las prote\u00ednas) como en el ADN y en la feofitina, una mol\u00e9cula derivada de la clorofila. \u201cLa feofitina es t\u00edpica de la planta y no existe en la bacteria\u201d, explica Di Mascio. \u201cEl haber hallado feofitina con nitr\u00f3geno 15 es la prueba de que \u00e1tomos de las bacterias absorbidas por las ra\u00edces fueron a parar a una mol\u00e9cula generada por la planta.\u201d<\/p>\n

En otro experimento, los investigadores compararon el crecimiento de pl\u00e1ntulas a las que no se les aplicaron dosis semanales de B. tequilensis<\/em> con aqu\u00e9llas a las que s\u00ed se les introdujeron las bacterias, vivas o muertas. Los vegetales alimentados con bacterias vivas crecieron dos veces m\u00e1s que aqu\u00e9llos que recibieron bacterias muertas, y tres veces m\u00e1s que las pl\u00e1ntulas alimentadas con una soluci\u00f3n mineral con nitr\u00f3geno. Este resultado sugiere que, m\u00e1s all\u00e1 de aportar nitr\u00f3geno, las B. tequilensis<\/em> que viven en el agave azul producen hormonas de crecimiento vegetal llamados auxinas.<\/p>\n

En estudios brasile\u00f1os realizados con ca\u00f1a de az\u00facar se hab\u00eda demostrado anteriormente que la inoculaci\u00f3n de bacterias endof\u00edticas puede acelerar considerablemente el crecimiento de las plantas. En colaboraci\u00f3n con Antonio Figueira y Layanne Souza, de la Escuela Superior de Agricultura Luiz de Queiroz de la USP, Di Mascio y K\u00e1tia Prieto planean realizar experimentos an\u00e1logos a los que se realizaron con el agave azul, pero con ca\u00f1a de az\u00facar. \u201cTrabajar con la ca\u00f1amiel es m\u00e1s dif\u00edcil, porque en laboratorio las plantas crecen con el agregado de mucho az\u00facar\u201d, explica Di Mascio. \u201cY el az\u00facar aumenta el riesgo de contaminaci\u00f3n con otras bacterias y hongos, lo que puede arruinar el experimento.\u201d<\/p>\n

Chanyarat Paungfoo-Lonhienne, investigadora de la Universidad de Queensland, en Australia, afirma que el resultado obtenido con el agave \u201cimpulsa a investigar si \u00e9se es tambi\u00e9n un modo de nutrici\u00f3n de otras plantas\u201d. En 2010, la cient\u00edfica condujo el primero estudio en demostrar que ciertas plantas \u2013en ese caso, el tomate y la Arabidopsis thaliana<\/em>, una planta modelo empleada en estudios\u2013 son capaces de digerir bacterias y hongos invasores. Para Paungfoo-Lonhienne, la comprensi\u00f3n del funcionamiento de la interacci\u00f3n de esas bacterias con las plantas y la asociaci\u00f3n de dicha combinaci\u00f3n con otras t\u00e9cnicas org\u00e1nicas puede llevar a resultados interesantes: \u201cPuede hacer disminuir el uso de fertilizantes, cuando no reemplazarlo totalmente\u201d.<\/p>\n

Proyectos<\/strong>
\n1.<\/strong> Ox\u00edgeno singlete y per\u00f3xidos en qu\u00edmica biol\u00f3gica (n\u00ba 2012\/ 12663-1<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Paolo Di Mascio (IQ-USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 3.408.783,02 (FAPESP).
\n2.<\/strong> Redoxoma (n\u00ba 2013\/07937-8<\/a>); Modalidad <\/strong>Centros de Investigaci\u00f3n, Innovaci\u00f3n y Difusi\u00f3n (Cepid); Investigador responsable<\/strong> Ohara Augusto; Inversi\u00f3n <\/strong>R$ 22.604.697,96 (FAPESP \u2013 para todo el proyecto).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nBELTR\u00c1N-GARC\u00cdA, M. J. et al<\/em>. Nitrogen acquisition in Agave tequilana from degradation of endophytic bacteria<\/a>. Scientific Reports<\/strong>.\u00a0v. 4, n. 6.938. 6 nov. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Planta de tequila se alimenta de las bacterias que viven en su interior","protected":false},"author":14,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[280],"coauthors":[103],"class_list":["post-193127","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-bioquimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/193127","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/14"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=193127"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/193127\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=193127"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=193127"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=193127"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=193127"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}