Historia de la Ciencia del Suelo 9ª Parte. ¿Las producciones agrarias necesitan siempre del suelo? (Salvador González Carcedo)

Después de haber escrito un post sobre la producción de bacterias fotosintéticas (no será el último) creo viene a cuento hablar de los cultivos en medios nutritivos líquidos. Veamos que nos dice la Historia.

El interés sobre la aplicación práctica de los “cultivos en nutrientes” no llegó hasta cerca de 1925, cuando la industria de los invernaderos demostró su utilidad, debido a la necesidad de cambiar de tierra con frecuencia para evitar los problemas de estructura, fertilidad y enfermedades.

Como resultado, los investigadores comenzaron a valorar el uso potencial del “cultivo en nutrientes” para reemplazar los métodos de cultivo en los suelos convencionales.  Coincide que entre 1925 y 1935 tuvo lugar un desarrollo extensivo, al trasladarse las técnicas en laboratorio para el cultivo en nutrientes a la producción en gran escala.

A comienzos de los años 30, en la Universidad de California, Gericke puso los ensayos de laboratorio de nutrición vegetal a escala comercial, denominando a este sistema de cultivo en nutrientes “hydroponics”  (palabra derivada del griego hydro, agua y ponos, labor, trabajo).

Desde entonces, la Hidroponía se viene definiendo como la ciencia del crecimiento de las plantas sin utilizar suelo, aunque usando un soporte o “medio inerte”, tal como grava, arena, turba, vermiculita, piedra pómez o serrín, a los cuales se añade una solución de nutrientes que contiene todos los elementos esenciales necesitados por la planta para su normal crecimiento y desarrollo. Estos soportes se están ampliando constantemente como bien nos indica el profesor Carlos Cadahía (ya jubilado) y el equipo que le continúa, en la Universidad Autónoma de Madrid, y en otras Universidades de España. Curiosamente, las “buenas propiedades” de estos soportes, se contraponen a las “buenas propiedades del suelo”, lo cual supuso en otra época el establecimiento de “distancias” entre los Químicos Agrícolas y los Edafólogos, posiblemente por la idiosincrasia de ambos grupos.

Gericke cultivó vegetales tales como rábanos, zanahorias, remolacha y patata, así como cereales, frutales y plantas ornamentales Utilizando el cultivo en agua en grandes tanques, obtuvo plantas de tomate de una altura tal que fue necesario utilizar una escalera para cosecharlos.

Su utilidad fue puesta en práctica durante la guerra del Pacífico en islas incultivables, para alimentación de las tropas con verduras frescas. A partir de los años cincuenta, los cultivos hidropónicos se desarrollaron comercialmente en España, Italia, Francia, Inglaterra, Alemania Suecia e Israel.  Ahora, el cultivador es un empresario en el sentido más clásico absolutamente distinto al agricultor clásico que trabaja la tierra.

La aparición de plásticos como el vinilo, el desarrollo de equipos de riego, la automatización de los sistemas de control de tiempo, de los componentes químicos de las soluciones nutritivas, el desarrollo de sistemas que permiten el control y ahorro de agua, la inclusión de las técnicas informáticas y los sistemas de control “on line”, han permitido el espléndido desarrollo presente en Almería y en Huelva como exponentes de esta realidad productiva.

Pero este desarrollo no hubiera tenido lugar sin la base científica establecida por Schwann y Schleiden en 1838, cuando lanzan la «teoría de la Totipotencia», la cual establece que “las células son autosuficientes y en principio son capaces de regenerar una planta completa ”, punto de partida del que nació el cultivo de células y tejidos. Sin los intentos fallidos de Haberlandt (1902), pero formulador de los problemas y estrategias que posteriormente se habían de seguir, no hubiera podido Knudson (1922) germinar, de manera asimbiótica, “in vitro” semillas de orquídea, ni Robbins (1922) cultivar «in vitro» ápices de raíz.  En todo caso, inspiraron los trabajos de Harrison, Nurrows y Carriel (1907-1909), por los que consiguieron multiplicar tejidos animales.

Gautheret  (1934) intenta cultivar in vitro  el tejido cambial de algunos árboles y arbustos, pero no prospera por carecer de auxinas. White (1934) cultiva con éxito raíces de tomate, pero son estos dos investigadores, junto con Nobécourt, los que impulsan de manera definitiva este tipo de trabajos, cuando en 1939 consiguen con éxito el crecimiento continuo de callo vegetal, en el que estaban presentes células capaces de generar auxinas.

Desde esta concepción, Gautheret (1940) reintenta  con éxito el cultivar in vitro  el tejido cambial para la formación de vástagos adventicios, y Van Overbeek (1941), emplea leche de coco (que contiene un factor de la división celular) para el cultivo de embriones de Datura spp..

Después de la Segunda Guerra Mundial, el desarrollo en este campo ha sido especialmente rápido y se han publicado numerosos resultados importantes para la agricultura, silvicultura y horticultura (Pierik, 1979; Bhojwani et al. 1986). Ball (1946) consigue las primeras plantas completas de Lupinus spp. y Tropaelum spp. a partir de ápices del vástago y en 1959, obtiene la regeneración de órganos a partir de callo de Sequoia sempervirens. 

El cultivo de los tejidos vegetales sólo se desarrolló tras el descubrimiento de las hormonas y los reguladores vegetales, o el uso implícito de las mismas, lo que permite a Skoog y Tsui (1948) la formación de raíces y vástagos adventicios, determinados por la relación de auxina/adenina y a Morel y Martin (1952) la obtención de dalias libres de virus, por cultivo de meristemos.  Estos dos investigadores consiguen la primera aplicación del microinjerto, Tulecke (1951) la obtención de un callo haploide de Ginko biloba a partir de polen y Muir et al. (1954) el desarrollo de una planta completa a partir de una célula aislada.

Tras el descubrimiento por Miller (1955) de la quinetina, una citoquinina que actuaba como reguladora del desarrollo celular, los científicos se dieron cuenta de las implicaciones prácticas que estas herramientas de trabajo convenientemente manejadas, tenían para agrónomos, mejoradores genéticos, botánicos, biólogos moleculares, bioquímicos, fitopatólogos moleculares, entre otros.

Tulecke y Nickell (1956) desarrollan por primera vez los cultivos en suspensión, en recipientes de gran capacidad, para la obtención de productos secundarios (¿les recuerda esto algo a la producción de microalgas, para producir biopetróleo?).  Skoog y Miller (1957) descubren la regulación de la formación de órganos (raíces y vástagos) variando las proporciones de citoquinina/auxina y años después, Murashige y Skoog (1962) desarrollan su medio que tan buenos resultados ha dado para la multiplicación de tejidos. 

Si en 1960, Cocking consigue la degradación enzimática de las paredes celulares para la obtención de grandes cantidades de protoplastos, diez años después Power consigue su fusión y Tabeke (1961) y sus colaboradores consiguen regenerar las primeras plantas a partir de aquellos.

Desde entonces, los desarrollos se han ido acelerando de forma espectacular, de la mano de la Bioquímica y la Biología Molecular, siendo Holanda el país donde por primera vez se cultivan “in vitro” plantas superiores y su industria, la que tomó el relevo a las Universidades. Los grandes campos de trabajo industrial se centran en el cultivo de embriones, semillas de orquídea, cultivos de meristemos, protoplastos, microsporas, cultivos de células aisladas, callos, explantos y ápices de vástago y todo ello, con el manejo adecuado de las formulaciones de medios de cultivo, soluciones nutritivas minerales, manejo de hormonas y factores de crecimiento, vitaminas y ayudado actualmente con tecnologías de transferencia genética etc.  En 1986, Jones estima que la producción americana de plantas en los EE.UU. alcanzaba los 55-65 millones de unidades y sólo Francia producía 71 millones de unidades.

Si los cultivos en medio líquido son una faceta importante de la Química Agrícola, el conocimiento de los soportes que se están utilizando y las técnicas de desarrollo de los mismos, no deja de tener su importancia. Y comprender porqué trabajan con estrategias diferentes, todavía más.

Su aceptación por parte de los Edafólogos tendrá una gran repercusión, pues desde esta óptica, quizás podamos comprender mejor los procesos que ocurren en el suelo, y abrir nuevos campos de trabajo a los efectos de fomentar la biodiversidad.

Como además soy padre, este fin de semana se lo dedico a mis hijos. Sus actividades también tienen importancia.  Buen fin de semana. 

Saludos cordiales,