Ciencias del Suelo ¿De la Crisis al Cielo? (La agonía de un Blogger)
Fuente: Colaje Imágenes Google
Durante 20 años he redactado en esta bitácora hasta alcanzar la cifra de más de 3.200 posts sobre suelos y temas relacionados. Cuando empezamos, ya tuvimos que crear una categoría que se denominaba “la crisis de la edafología”, que comenzamos con el post titulado “ ¿Se Extingue la Edafología? (1: Introducción)”. La comunidad científica despreciaba olímpicamente la edafología, no anunciando casi nunca noticias relacionadas con los suelos. Sin embargo, a partir de 2015, y por motivos institucionales, la creación de un Panel Intergubernamental de Suelos en la ONU, así como de la Alianza Mundial por el Suelo en la FAO, etc., las ciencias del suelo comenzaron a salir del ostracismo, comenzando a publicarse numerosos artículos con sus correspondientes notas de prensa. Personalmente pensaba que ya decaería tanto interés. Empero no ha sido así, y al menos hasta 2026 ha sucedido todo lo contrario. Existen semanas en las que leo más de 15 o 20 notas de prensa sobre el tema, debiendo decidir cual o cuales escoger entre las mismas. Todo ello comenzó a agobiarme en demasía. Ahora bien, una cuestión deviene en el auge de nuestra disciplina y otra bien distinta en el progreso de esta. Y francamente me encuentro decepcionado, por cuanto aparecen noticias por todos los lados, sin que ello signifique que profundicemos con seriedad en una mayor comprensión en de todo lo relacionado con los suelos. En su día edité dos post titulados “Ciencia Básica versus Ciencia Aplicada” y “El Reto de la Edafología como Ciencia Básica” que venían a incitar a nuestros colegas a que entendieran que, de no existir progresos disruptivos, que amplíen o cambien nuestra percepción del mundo de los suelos, poco habríamos conseguido como científicos. Hoy, harto de leer noticias como las que os expongo abajo, como ejemplos de lo que se publicita en las notas de prensa que he recibido en una sola semana, aunque hay muchos más. Estoy asombrado, acongojado y hastiado. Cada una de ellas es representativa de las líneas que actualmente aparecen en los mejores noticieros de ciencia “general en el mundo”. Francamente la mayoría son repetitivas, o simplemente anecdóticas, existiendo otras que las contradicen e incluso banaliazn.
Y como cantaba Joan Manuel Serrat en una canción, “harto ya de estar harto ya me cansé, de preguntar al mundo porqué y porqué”. No se trata ya de criticar su contenido, ya que muchas revistas de suelos podrán aceptar algunas de ellas. Ahora bien, en los boletines en los que se explican las mejores aportaciones al mundo de la ciencia, tales minúsculos progresos (y reitero que, a menudo criticables por existir contraejemplos, describir información muy sesgada, o simplemente no mentar nada nuevo), no alcanzo a entrever su relevancia para ciudadanos o estudiantes. ¿Las ciencias del suelo se han convertido en una moda? Pues parece que la respuesta debería ser afirmativa. En consecuencia, os dejo estos siete ejemplos, cuyos textos bien traducidos en esta entradilla. Reitero que aparecen muchos más, casi diariamente.
En fin, elegir las que más os interesen, ya que me aburro soberanamente.
“Uso de bacterias del suelo para ayudar a acelerar el descubrimiento de nuevos antibióticos”
“Hongos multirresistentes que se encuentran en el suelo comercial, el compost y los bulbos de flores”
“Un investigador descubre que 1 de cada 5 bacterias puede descomponer el plástico”
Juan José Ibáñez, bostezando soberanamente.
Continúa……..
Uso de bacterias del suelo para ayudar a acelerar el descubrimiento de nuevos antibióticos
por Cynthia McCormick Hibbert, Universidad Northeastern
Kim Lewis y su equipo forman parte de un proyecto financiado por el gobierno federal para acelerar el descubrimiento de antibióticos y abordar el problema de la resistencia a los antibióticos. Crédito: Matthew Modoono/Northeastern University
La investigadora de Northeastern, Kim Lewis, está encabezando un esfuerzo para acelerar el descubrimiento de nuevos antibióticos como parte de un proyecto multiinstitucional para abordar el creciente problema de la resistencia a los antibióticos.
«Es un gran problema porque dejamos de introducir nuevos antibióticos hace unos 50 años», dice Lewis, profesor distinguido de biología y director del Centro de Descubrimiento Antimicrobiano de Northeastern.
«Las bacterias continúan adquiriendo y propagando resistencia, lo que ha llevado a la crisis de resistencia a los antimicrobianos que la Organización Mundial de la Salud llama una pandemia de movimiento lento» que contribuye a casi 5 millones de muertes al año, dice Lewis.
El objetivo de la tecnología acelerada es utilizar un enfoque de alto rendimiento y microfluídica para acelerar el descubrimiento de nuevos antibióticos.
Científicos de 25 grupos de investigación en nueve estados y el Reino Unido desarrollarán herramientas novedosas, incluidos ensayos de una sola célula y aprendizaje automático, para diagnosticar y tratar infecciones bacterianas que demuestren ser resistentes a las terapias actuales.
«Los antibióticos existentes provienen de menos del 1% de las especies que existen», dice Lewis. Eso significa que la gran mayoría de las especies bacterianas no han sido probadas por sus capacidades antimicrobianas.
Él y su equipo desarrollaron un nuevo enfoque para descubrir antibióticos a partir de bacterias del suelo que encapsulan células individuales en microgotas que se pueden probar a un ritmo de 10 millones de especies al día en lugar de la tasa histórica de 100.000 especies en el transcurso de 10 años.
La investigación de Lewis es parte de un contrato federal dirigido por Johan Paulsson, de la Facultad de Medicina de Harvard. Un método microfluídico desarrollado por Paulsson coloca cada célula en un canal de un dispositivo microfluídico, lo que permite la visualización, lo que debería mejorar aún más el descubrimiento de nuevos antibióticos, dice Lewis.
«Hasta ahora, el cribado se ha realizado utilizando tecnologías de principios del siglo XX», dice. «La adopción de esta plataforma de detección avanzada mejorará las posibilidades de descubrir nuevos antibióticos».
«La forma antigua es tomar una placa de Petri y esparcirla uniformemente con un patógeno de prueba. A continuación, pones a tu productor potencial encima de la placa de Petri. Si está fabricando un antibiótico, verá una zona de inhibición que separa la colonia de su productor del césped de su patógeno de prueba. Esa ha sido la tecnología estándar».
«Estamos llevando esto al siglo XXI utilizando la microfluídica y la microscopía láser de barrido rápido que observa 10 millones de células más o menos simultáneamente y decide qué está sucediendo con ellas», dice Lewis.
Apoyándonos en muestras de suelo recolectadas en todo el mundo, pero principalmente en los EE. UU., «Hacemos una suspensión de células del medio ambiente. Luego, esa suspensión de células entra en un chip microfluídico, que es como un río, con canales laterales».
«Hay aproximadamente 10 millones de estos canales laterales. La suspensión se diluye para que cada canal obtenga aproximadamente una celda que entra en el canal. Ahora esa célula puede empezar a crecer, a producir células hijas y a producir lo que quiera producir».
Los eslabones que conectan los diminutos canales, que son solo una milésima parte de un milímetro, se abren para permitir que el antibiótico se difunda para probar los patógenos.
A continuación, un microscopio láser de barrido «puede decirnos si el patógeno de la prueba se está dividiendo o no», dice Lewis. «Si la célula dejó de crecer, sabemos que está siendo atacada por un antibiótico».
La mayoría de los antibióticos que se usan en la clínica hoy en día se aislaron de organismos llamados actinomicetos, que Lewis dice que fueron «minados en exceso» hace mucho tiempo, lo que llevó a la crisis de resistencia a los antimicrobianos.
Dice que su equipo en Northeastern ya ha comenzado a extraer bacterias actinomicetos externas y ha encontrado «nuevos compuestos muy interesantes que ahora están en desarrollo contra patógenos de resistencia a múltiples fármacos».
Su laboratorio tiene un historial de descubrimiento de nuevos antibióticos, dice Lewis, «y ahora vamos a hacerlo mejor y más rápido».
Hongos multirresistentes que se encuentran en el suelo comercial, el compost y los bulbos de flores
por Leigh Hataway, Universidad de Georgia
Aspergillus fumigatus se muestra en el bulbo de un tulipán.
Nombrado una amenaza crítica para la salud pública por la OMS, el Aspergillus fumigatus es potencialmente mortal para las personas inmunodeprimidas- Esa pila de tierra que compraste en la tienda de mejoras para el hogar puede contener más que solo tierra, según una nueva investigación de la Universidad de Georgia.
Un nuevo estudio de la UGA publicado en Applied and Environmental Microbiology encontró altos niveles de hongos multirresistentes en el compost, el suelo y los bulbos de flores disponibles comercialmente.
Aspergillus fumigatus es un hongo muy extendido que prospera en el suelo. Pero también supone un grave riesgo para la salud humana si se inhala. Las personas con sistemas inmunitarios comprometidos son particularmente vulnerables al hongo oportunista, ya que se enfrentan a una tasa de mortalidad cercana al 100% si se infectan con una cepa multirresistente.
«La gente no piensa que los tulipanes son mortales, pero podrían serlo», dijo Marin Brewer, autor principal del estudio y profesor de la Facultad de Ciencias Agrícolas y Ambientales de la UGA.
«La jardinería es un pasatiempo agradable y que alivia el estrés«, dijo Brewer. «Pero estoy nervioso por las personas que pueden no ser conscientes de que trabajar con compost y bulbos de flores podría representar un riesgo para su salud».
Esas personas incluyen personas con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (también conocida como EPOC), fibrosis quística, diabetes tipo 2, VIH/SIDA e incluso COVID-19. Los pacientes con cáncer y cualquier persona que tome medicamentos inmunosupresores también son vulnerables.
Y las investigaciones muestran que más personas están en riesgo de desarrollar infecciones fúngicas que antes.
El Aspergillus fumigatus representa una amenaza crítica para la salud pública
La Organización Mundial de la Salud nombró recientemente al Aspergillus fumigatus como una de las amenazas fúngicas más críticas a las que se enfrenta el mundo.
El Aspergillus fumigatus infecta a más de 2 millones de personas anualmente en todo el mundo.
La aspergilosis, la enfermedad causada por el hongo, es una de las causas más frecuentes de muerte en pacientes inmunodeprimidos. Alrededor de 8 de cada 10 pacientes con aspergilosis invasiva mueren, según un estudio reciente.
Aunque es menos común, el hongo puede incluso representar una amenaza para las personas con sistemas inmunológicos sanos.
Conocidos como aspergilomas, el hongo puede crear un grupo en el pulmón. Mientras que algunas personas sanas pueden eliminar la infección por sí solas con síntomas mínimos o nulos, otros pacientes con aspergiloma requieren medicamentos antimicóticos o cirugía para detener la propagación de la infección.
El problema es que los tratamientos para pacientes humanos se basan en los mismos mecanismos para combatir los hongos que los utilizados en entornos agrícolas. Y cada vez son menos eficaces.
Hongos multirresistentes que se encuentran en el suelo, el compost a base de estiércol y los bulbos de flores
Los investigadores tomaron muestras de productos que incluían compost, tierra, bulbos de flores y una variedad de productos alimenticios vendidos en las grandes tiendas minoristas entre 2019 y 2021.
El estudio encontró más de 500 cepas de Aspergillus fumigatus en los productos, que incluían una variedad de diferentes marcas. De las 525 muestras, el 90% se encontró en bulbos de flores, tierra, compost y cacahuetes.
La mayoría de las cepas de hongos resistentes a los medicamentos se encontraron en el suelo, el compost hecho de estiércol y los bulbos de flores, incluidos narcisos, dalias, gladiolos y tulipanes.
«Encontramos docenas de cepas de hongos resistentes en solo 1 gramo de abono«, dijo Brewer. «Según nuestros hallazgos, podría haber decenas de miles de cepas potencialmente resistentes en una bolsa de abono«.
¿Cómo pueden los jardineros mantenerse a salvo de los hongos?
Las personas se infectan con Aspergillus fumigatus al inhalar las esporas de los hongos.
Los investigadores recomiendan encarecidamente a las personas con sistemas inmunológicos comprometidos que tomen precauciones al trabajar en el jardín y discutan los riesgos potenciales con sus médicos. Los jardineros devotos también pueden usar máscaras N-95 para brindar cierta protección.
La industria agrícola está trabajando para abordar el problema, pero mientras tanto, Brewer dijo que ella personalmente no plantará bulbos de flores. Y probablemente también dejará de usar compost comercial.
Más información: Caroline Wang et al, Mecanismos de resistencia a los azoles y estructura poblacional del patógeno humano Aspergillus fumigatus en productos vegetales minoristas, Microbiología aplicada y ambiental (2024). DOI: 10.1128/aem.02056-23
Información de la revista: Microbiología Aplicada y Ambiental
Una investigadora descubre que 1 de cada 5 bacterias puede descomponer el plástico
La candidata a doctorado de Leiden, Jo-Anne Verschoor, descubrió que casi el 20% de las cepas bacterianas que estudió podían degradar el plástico, aunque necesitaban algo de estímulo para hacerlo. «Las bacterias son como las personas», dice Verschoor. Su investigación fue publicada en la revista Communications Biology.
Algunos de los organismos más pequeños del mundo podrían desempeñar un papel importante en la solución del problema de la contaminación por plásticos. Cada vez más, se está descubriendo cómo ciertas bacterias pueden descomponer el plástico en pequeñas partículas, que luego se pueden reciclar.
Además, la investigación de Verschoor revela que muchas más bacterias de las que se pensaba pueden degradar ciertos tipos de plásticos. El microbiólogo de Leiden, de 27 años, pudo utilizar una gran colección de bacterias Streptomyces, que ya estaban disponibles en la universidad, ya que los científicos las utilizan en la búsqueda de nuevos antibióticos.
En busca de las condiciones adecuadas
Las bacterias con las que trabajó Verschoor no se recolectaron con el objetivo de degradar el plástico. «En otras investigaciones, los científicos a veces observan qué bacterias prosperarían en un vertedero», dice Verschoor. Esta colección fue imparcial en ese sentido. Además, consistía en una mezcla de múltiples continentes.
A través de su investigación anterior, Verschoor sospechaba que algunas de estas bacterias podían digerir el plástico, y tenía razón. En experimentos de laboratorio, expuso a las bacterias a diferentes sustancias y condiciones, observando los efectos en la forma en que los organismos podían descomponer el plástico PET.
La botella de plástico no desaparece en el suelo
Las condiciones externas son cruciales porque una botella de plástico no desaparece cuando permanece en el suelo durante un tiempo. «Las bacterias son como las personas en ese sentido», dice Verschoor. «Al igual que nosotros, no hacen las cosas automáticamente; Necesitan aliento. Solo empezamos a correr cuando nos persigue un tigre».
Del mismo modo, las bacterias rodeadas de mucha azúcar y, por lo tanto, energía, no harán algo que requiera demasiado esfuerzo. Sin embargo, si tienen «hambre», lo tendrán. Esto fue evidente durante los experimentos de laboratorio en los que Verschoor añadió modelos de plástico a placas con bacterias. En un momento dado, incluso «alimentó» a las bacterias con trozos de plástico perforados.
Primeros experimentos a gran escala
La bióloga, que completará su doctorado el próximo año, hizo dos descubrimientos. En primer lugar, se dio cuenta de que un número notable de bacterias podía degradar los plásticos en las condiciones adecuadas: hasta el 18% de las cepas estudiadas. También descubrió que un gen llamado «Lipasa A» desempeña un papel importante. Cuando estaba presente en grandes cantidades, los organismos descomponían el plástico más rápidamente.
Esta investigación amplía el grupo de bacterias que potencialmente podemos usar para degradar el plástico. El futuro de este método de reciclaje de plásticos es prometedor, como lo demuestra la empresa francesa Carbios, que es la primera en experimentar con el reciclaje a gran escala de plásticos con la ayuda de bacterias y sus enzimas.
Más información: Jo-Anne Verschoor et al, Degradación del poliéster por bacterias del suelo: identificación de enzimas BHETasa conservadas en Streptomyces, Communications Biology (2024). DOI: 10.1038/s42003-024-06414-z
Información de la revista: Communications Biology
por Melina Walling
En el mundo de las emisiones de gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono tiene la mayor parte de la culpa. Pero los organismos diminutos que florecen en los campos agrícolas del mundo emiten un gas mucho más potente, el óxido nitroso, y los científicos han buscado durante mucho tiempo una manera de abordarlo. Crédito: AP Photo/J.D. Pooley, Archivo
En el mundo de las emisiones de gases de efecto invernadero, el dióxido de carbono tiene la mayor parte de la culpa. Pero los organismos diminutos que florecen en los campos agrícolas del mundo emiten un gas mucho más potente, el óxido nitroso, y los científicos han buscado durante mucho tiempo una manera de abordarlo.
Ahora, algunos investigadores creen haber encontrado una bacteria que puede ayudar. En un artículo publicado esta semana en la revista Nature, dicen que extensos ensayos de laboratorio y de campo mostraron que las bacterias de origen natural redujeron el óxido nitroso sin alterar otros microbios en el suelo. También sobrevivía bien en el suelo y era relativamente barato de producir.
«Creo que la vía que hemos abierto aquí abre una serie de nuevas posibilidades en bioingeniería del suelo cultivado«, dijo Lars Bakken, profesor de la Universidad Noruega de Ciencias de la Vida y uno de los autores del estudio.
Una libra de óxido nitroso, mejor conocido como gas de la risa, lo que relaja a las personas en la silla del dentista, puede calentar la atmósfera 265 veces más que una libra de dióxido de carbono, y puede persistir en la atmósfera durante más de un siglo. El uso intensivo de fertilizantes nitrogenados por parte de los agricultores aumenta la cantidad producida en el suelo, y en 2022 representó el 6% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero de EE. UU. procedentes de las actividades humanas, según la Agencia de Protección Ambiental.
Reducir el uso de fertilizantes puede ayudar, pero los rendimientos de los cultivos eventualmente disminuirían.
Ese es un gran problema en la agricultura, «así que el hecho de que hayan desarrollado una estrategia única para reducirlo de manera bastante dramática fue realmente interesante», dijo Lori Hoagland, profesora de ecología microbiana del suelo en la Universidad de Purdue que no participó en el estudio.
Bakken y sus colegas utilizaron desechos orgánicos para cultivar sus bacterias, razonando que muchos agricultores ya aplican fertilizantes procesados a base de estiércol para que puedan integrarse fácilmente en sus rutinas. Basándose en trabajos anteriores, buscaron un microorganismo que durara lo suficiente como para hacer mella en las emisiones de óxido nitroso sin permanecer en el suelo tanto tiempo como para alterar otras formas de vida diminutas que a menudo son vitales para la salud de los cultivos.
En pruebas de campo, utilizaron robots itinerantes para medir las emisiones de óxido nitroso día y noche, comparando las condiciones del suelo con y sin las bacterias. Descubrieron que las bacterias redujeron las emisiones de óxido nitroso de una aplicación inicial de fertilizante en un 94% y, un par de semanas después, redujeron las emisiones de una aplicación posterior de fertilizante a aproximadamente la mitad. Después de unos tres meses, no hubo diferencias en la composición de las formas de vida microbianas, lo que sugiere que sus bacterias no alterarían el suelo.
La bacteria por la que se decidieron, Cloacibacterium sp. CB-01, se encuentra de forma natural en los digestores anaeróbicos, máquinas que ya se están utilizando para transformar productos de desecho orgánico como el estiércol de vaca en biocombustibles. El hecho de que la bacteria no esté modificada genéticamente podría facilitar su aceptación y adopción, dijo Paul Carini, microbiólogo del suelo de la Universidad de Arizona que tampoco participó en la investigación.
Bakken dijo que la bacteria podría incluirse en ciertos fertilizantes en las granjas tan pronto como dentro de tres o cuatro años si la economía tiene sentido.
Carini cree que sí.
«Cada vez que se utiliza un producto de desecho de una industria para beneficiar a otra, eso es bastante rentable», dijo.
Sin embargo, Bakken señaló que a los agricultores no se les paga por reducir las emisiones de óxido nitroso, y cree que tiene que haber más incentivos para hacerlo. «La tarea de las autoridades es instalar instrumentos de política que lo rentabilicen de una u otra manera», dijo.
Hoagland, el profesor de Purdue, dijo que probablemente se necesitaría más investigación en condiciones de campo antes de que la bacteria pudiera desplegarse en todo el mundo, ya que hay muchos tipos diferentes de suelos agrícolas.
«Si pueden hacer que esto funcione en todos los suelos y cosas, tendría un impacto tremendo, sin duda», dijo.
Es un desafío que ha molestado durante mucho tiempo a los académicos, así como a las principales empresas agrícolas que han tratado de desarrollar organismos que puedan agregarse al suelo para obtener un efecto beneficioso, dijo Carini. Dijo que donde muchas investigaciones en esta dirección han sido irregulares, esta tuvo resultados más claros.
Al igual que Hoagland, dijo que se necesita más trabajo para probar la efectividad de la bacteria. Pero calificó el trabajo como un modelo para seleccionar organismos beneficiosos que se pueden agregar al suelo.
«Creo que esta es la próxima frontera en la investigación de la agricultura del suelo», dijo.
© 2024 The Associated Press. Todos los derechos reservados. Este material no puede ser publicado, transmitido, reescrito o redistribuido sin permiso.
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por Bettina Greenwell, Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados
por Marianne Stein, Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Muestra de microbioma del suelo en una granja de hortalizas orgánicas en el estado de Nueva York. Foto: Elias Bloom.
La agricultura orgánica puede apoyar a los microorganismos del suelo que promueven las defensas de las plantas y reducen las plagas de insectos. Pero no todas las prácticas orgánicas son igualmente beneficiosas para los microbios del suelo, y es importante comprender las motivaciones de los agricultores para fomentar la adopción de esfuerzos de apoyo al microbioma.
Un nuevo estudio de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de Cornell analiza cómo las creencias de los agricultores orgánicos sobre el microbioma influyen en sus prácticas de manejo del suelo. La investigación se publica en la revista Renewable Agriculture and Food Systems.
«Hay muy poca investigación sobre lo que piensan los agricultores sobre el microbioma del suelo y lo que significa para las prácticas agrícolas que adoptan. A largo plazo, queremos comprender los incentivos de los agricultores orgánicos para adoptar prácticas amigables con el microbioma desde una perspectiva económica», dijo el coautor Shadi Atallah, profesor asociado en el Departamento de Economía Agrícola y del Consumidor, parte de la Facultad de Ciencias Agrícolas, del Consumidor y del Medio Ambiente (ACES) de Illinois.
Los investigadores encuestaron a 85 agricultores de hortalizas orgánicas en Nueva York, midiendo sus creencias, prácticas agrícolas y motivaciones sobre el microbioma. También se pidió a los agricultores que proporcionaran muestras de suelo de sus campos.
La encuesta incluyó una breve explicación de la interacción de los microbios del suelo y las defensas de las plantas. A continuación, se pidió a los agricultores que indicaran su acuerdo con una serie de afirmaciones sobre los factores que influyen en el microbioma del suelo, incluidas las prácticas en la finca, como la labranza cero, los cultivos de cobertura o los mantillos; características de la explotación; factores externos de las tierras limítrofes; y eventos climáticos.
«En general, el 96% de los agricultores cree que el microbioma de su granja está influyendo en las defensas de las plantas y en la supresión de plagas. Pero había mucha más variedad en sus creencias sobre qué factores promueven un microbioma saludable», dijo el autor principal, Elias Bloom, investigador postdoctoral asociado en Cornell.
Los investigadores identificaron siete grupos de creencias, basados en el acuerdo de los agricultores con el impacto en el microbioma de las prácticas en la granja, los factores externos o una combinación de ellos.
«Descubrimos que los agricultores que creían que las prácticas en la granja, como la labranza cero o los cultivos de cobertura, son importantes para influir en el microbioma, también tendían a adoptar esas prácticas. Estas creencias son consistentes con lo que la literatura indica que son las prácticas preferidas para respaldar el microbioma», dijo Bloom.
Los investigadores también analizaron las características demográficas, como el tamaño de la granja y la edad del agricultor, y cómo eso influyó en la adopción de prácticas.
«Por ejemplo, las granjas más grandes tienden a estar menos diversificadas y es menos probable que adopten mantillos biológicos y de labranza cero. Para promover estos beneficios para el ecosistema, los investigadores deben pensar en cómo llevar la siembra directa y la producción diversificada de cultivos a una escala mayor para que puedan ser más manejables para las granjas más grandes», afirmó Bloom.
Si los servicios de extensión y las agencias de gestión de la tierra tienen el objetivo de alentar a los agricultores a maximizar las inversiones en el microbioma del suelo, es importante saber cómo dirigir los mensajes, dijo Atallah. Las creencias pueden ser difíciles de medir, mientras que las características socioeconómicas son más directamente observables, por lo que existe la oportunidad de utilizar estas características como un sustituto de las creencias.
Los autores advierten que las variables demográficas no predijeron completamente la adopción de prácticas agrícolas. Dijeron que es importante examinar las creencias para comprender completamente las motivaciones de los agricultores.
«Hay otra parte importante y emocionante del estudio, que exploraremos en los próximos pasos», dijo la coautora Clare Casteel, profesora asociada de la Escuela de Ciencias Integradas de las Plantas en Cornell. «También hemos recolectado muestras de suelo de todos estos agricultores en los sitios. De hecho, vamos a medir los cambios en el microbioma y vincular la biología con la comprensión de la economía y las creencias actuales».
Atallah señaló que se trata de un estudio exploratorio que se centra en una muestra de agricultores orgánicos en Nueva York, un estado donde la agricultura orgánica está prosperando. No permite sacar conclusiones a escala nacional, pero el trabajo puede servir de base para futuras investigaciones sobre prácticas respetuosas con el microbioma.
«Comprender por qué diferentes agricultores pueden seleccionar diferentes prácticas en función de lo que creen sobre el microbioma es un primer paso para comprender cómo incentivar ciertos tipos de prácticas orgánicas. Eventualmente, podría haber incentivos de mercado, como una etiqueta ecológica amigable con el microbioma en los alimentos», agregó.
Bloom señaló que el trabajo también se relaciona con las conexiones entre el microbio del suelo y la salud humana.
«Lo que pones en tu cuerpo influye en tu microbioma intestinal y en tu salud. Del mismo modo, lo que pones en tu granja influye en el microbioma del suelo y en la salud de tus cultivos. Existen importantes paralelismos entre nuestro trabajo en agricultura orgánica y el microbioma del suelo y un interés más amplio en el público sobre el microbioma en general y cómo influye en todas las partes de nuestras vidas. Todavía estamos empezando a entender cómo encaja todo en los seres humanos y en los sistemas agrícolas».
Más información: Elias H. Bloom et al, Motivar a los agricultores orgánicos para que adopten prácticas que apoyen el microbioma supresor de plagas se basa en la comprensión de sus creencias, Renewable Agriculture and Food Systems (2024). DOI: 10.1017/S174217052400005X
Proporcionado por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Un nuevo método podría reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero de la agricultura
La fertilización nitrogenada conduce a emisiones del gas de efecto invernadero óxido nitroso (N2O) de los suelos agrícolas, que representan una parte significativa de las emisiones totales de gases de efecto invernadero de la agricultura. Durante mucho tiempo se ha asumido que estos N2Las emisiones de O son inevitables.
Sin embargo, un equipo internacional de investigadores dirigido por NMBU ha descubierto un método para reducir estas emisiones. Han identificado bacterias que pueden «consumir» el óxido nitroso a medida que se forma en el suelo, evitando que el gas escape a la atmósfera. Los investigadores creen que este método por sí solo tiene el potencial de reducir las emisiones de óxido nitroso agrícola en Europa en un tercio.
El N2O problema
Las plantas necesitan mucho nitrógeno para crecer. Una agricultura productiva, por lo tanto, requiere un suministro abundante de fertilizantes nitrogenados. Este fue un cuello de botella en la agricultura hasta que Fritz Haber fue pionero en la tecnología para la producción industrial de fertilizantes nitrogenados a partir de nitrógeno atmosférico. Esta tecnología ha contribuido a que la producción mundial de alimentos siga el ritmo del crecimiento de la población durante 120 años.
Sin embargo, hay microorganismos en el suelo que producen el gas de efecto invernadero N2O, y la fertilización estimula esta producción.
«Este gas de efecto invernadero tiene un efecto que es aproximadamente 300 veces más fuerte que el CO2, y la agricultura representa alrededor de las tres cuartas partes de la N de Europa.2O emisiones», explica Wilfried Winiwarter, uno de los coautores del estudio e investigador principal del Grupo de Investigación en Gestión de la Contaminación del Programa de Energía, Clima y Medio Ambiente del IIASA.
«Además, a nivel mundial, la agricultura es la principal fuente de óxido nitroso en la atmósfera. Las emisiones de óxido nitroso están reguladas principalmente por las bacterias del suelo, lo que dificulta los esfuerzos de reducción debido a su naturaleza elusiva», añade.
Las bacterias pueden hacer el trabajo
Los investigadores de NMBU han estado realizando investigaciones básicas durante más de 20 años sobre cómo los microorganismos en el suelo convierten el nitrógeno. Entre otras cosas, han estudiado a fondo lo que sucede cuando los microbios no tienen acceso a suficiente oxígeno, una condición llamada hipoxia.
Cuando se produce la fertilización (y durante las lluvias), algunas partes del suelo se vuelven hipóxicas. Dado que los microbios no tienen acceso al oxígeno, se ven obligados a encontrar otras formas de obtener energía. Muchos microbios pueden usar nitrato en lugar de oxígeno y, a través de un proceso llamado desnitrificación, convierten el nitrato en otros gases. Uno de ellos es el óxido nitroso, y de esta manera, los microorganismos contribuyen a las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los investigadores han hecho descubrimientos significativos con respecto a la regulación de este proceso y han desarrollado una forma única de estudiar la desnitrificación. Utilizan, entre otras cosas, soluciones robóticas tanto en el laboratorio como en el campo, y han desarrollado un robot especial que puede realizar mediciones en tiempo real de las emisiones de óxido nitroso del suelo.
La solución para reducir el N2Las emisiones de O son el uso de un tipo especial de bacteria que carece de la capacidad de producir óxido nitroso, pero que puede reducir el óxido nitroso a gas nitrógeno inofensivo (N2).
«Si cultivamos estos microbios en desechos orgánicos utilizados como fertilizante, podemos reducir el N2O emisiones. Esto podría significar una solución al problema de N2O emisiones de la agricultura», dice Lars Bakken, autor principal del estudio y profesor de la NMBU.
«Pero no fue fácil encontrar la bacteria adecuada. Debe ser capaz de crecer rápidamente en los desechos orgánicos, funcionar bien en el suelo y vivir lo suficiente como para reducir el N2O emisiones a lo largo de toda una temporada de crecimiento. También fue un reto pasar de probarlo en el laboratorio a probarlo en la naturaleza, y asegurarse de que realmente reducía el N2O emisiones en el campo», añade Bakken.
El equipo de investigación ahora está trabajando para encontrar más bacterias que consumen óxido nitroso y probarlas en diferentes tipos de desechos orgánicos utilizados como fertilizantes en todo el mundo. El objetivo es encontrar una amplia gama de bacterias que puedan funcionar en diferentes tipos de suelo y con diversas mezclas de fertilizantes.
Más información: Elisabeth G. Hiis et al, Liberar el potencial bacteriano para reducir el N de las tierras de cultivo2O emisiones, Naturaleza (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07464-3
Información de la revista: Nature
Muchas más bacterias producen gases de efecto invernadero de lo que se pensaba, según un estudio
por Lori Dajose, Instituto de Tecnología de California
Trabajo de campo para comprender los gases de efecto invernadero y las comunidades microbianas en los suelos de los pastizales de Santa Bárbara. Crédito: W. Fischer
Investigadores de Caltech han descubierto una nueva clase de enzimas que permiten a una miríada de bacterias «respirar» nitrato cuando se encuentran en condiciones de bajo oxígeno. Si bien esta es una ventaja evolutiva para la supervivencia bacteriana, el proceso produce el gas de efecto invernadero óxido nitroso (N2O) como subproducto, el tercer gas de efecto invernadero más potente, después del dióxido de carbono y el metano.
Sin embargo, a diferencia del dióxido de carbono, el óxido nitroso no tiene una larga vida en la atmósfera, lo que significa que cualquier intervención para frenar su emisión puede tener beneficios inmediatos. Por ejemplo, el uso excesivo de fertilizantes para los cultivos proporciona a las bacterias del suelo abundante nitrato, que luego convierten en óxido nitroso: una aplicación más juiciosa de fertilizantes podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y ahorrar dinero a los agricultores.
«El óxido nitroso es un gas de efecto invernadero mucho más difícil de controlar que el dióxido de carbono, pero con esta investigación ahora sabemos que hay muchas más fuentes que producen óxido nitroso de lo que se pensaba», dice Woody Fischer, profesor de geobiología e investigador principal del nuevo estudio.
«Comprender dónde y cuándo se libera este gas a la atmósfera puede ayudarnos a tomar decisiones más inteligentes. Hay un futuro no muy lejano en el que un agricultor tenga información sobre las comunidades de microbios presentes en su suelo, lo que permitirá tomar decisiones informadas sobre cómo y cuándo usar fertilizantes para la salud del paisaje«.
Un artículo que describe la investigación apareció el 20 de junio en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Dirigido por el ex becario postdoctoral Ranjani Murali y el investigador principal James Hemp, el equipo examinó las secuencias genómicas de decenas de miles de especies microbianas diferentes en varios entornos de la Tierra. La mayoría de las células de la biosfera utilizan ciertas proteínas llamadas reductasas para respirar oxígeno, pero Murali y su equipo descubrieron una amplia franja de reductasas que habían desarrollado proteínas estrechamente relacionadas para respirar óxido nítrico, produciendo óxido nitroso en el proceso.
El óxido nítrico y el óxido nitroso son sustancias químicas intermedias producidas durante la desnitrificación, el proceso por el cual las bacterias descomponen el nitrato, la sustancia química que se encuentra en los fertilizantes. Las bacterias son capaces de pasar de respirar oxígeno a óxido nítrico en muchos entornos diferentes (humedales, suelos alpinos, lagos, etc.) cuando los niveles de oxígeno comienzan a caer por debajo de aproximadamente el 10% de los niveles atmosféricos.
«Hemos pasado por alto grandes regiones de la biosfera donde se producía óxido nitroso porque estas proteínas no se habían descubierto», dice Fischer. «Ahora podemos predecir con mucha más precisión, a través de la información de la secuencia genómica, qué organismos en qué entornos están produciendo óxido nitroso. Hay muchos más de los que pensábamos».
Los geobiólogos habían creído previamente que las vías anaeróbicas, como la respiración de nitratos, evolucionaron antes que la capacidad de respirar oxígeno, en nuestros primeros antepasados unicelulares. Este estudio «invierte el guión«, según Fischer, demostrando que las proteínas que permiten la respiración de nitratos en realidad evolucionaron a partir de las que respiran oxígeno, hace dos mil millones de años.
«Los microbiólogos a menudo predicen qué metabolismos son capaces de realizar los microbios basándose en la genómica comparativa«, explica el coautor James Hemp, ex becario postdoctoral de Caltech que ahora trabaja en la empresa Meliora.bio en Utah.
«Sin embargo, estas hipótesis rara vez se prueban experimentalmente. Nuestro trabajo ha aumentado drásticamente la diversidad bioquímica de una de las familias de enzimas más estudiadas en microbiología. Esto debería servir como una advertencia de que el análisis metabólico automatizado sin verificación experimental puede llevar a conclusiones incorrectas de las funciones de los microbios y las comunidades».
Murali, ahora miembro de la facultad de la Universidad de Nevada en Las Vegas, es el primer autor del estudio. Además de Murali, Fischer y Hemp, los coautores de Caltech son los ex estudiantes graduados L. M. Ward (Ph.D. ’17) ahora de Smith College y Usha F. Lingappa (Ph.D. ’21) ahora de UC Berkeley. Otros coautores son Laura A. Pace de Meliora.bio, Robert A. Sanford y Robert B. Gennis de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, y Mackenzie M. Lynes y Roland Hatzenpichler de la Universidad Estatal de Montana.
Más información: Ranjani Murali et al, Diversidad y evolución de la reducción del óxido nítrico en bacterias y arqueas, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2024). DOI: 10.1073/pnas.2316422121
Información de la revista: Proceedings of the National Academy of Sciences
Los sensores impresos en el suelo podrían ayudar a los agricultores a mejorar el rendimiento de los cultivos y ahorrar dinero
por Adam Malecek, Universidad de Wisconsin-Madison
El estudiante de doctorado en ciencias del suelo, Shuohao Cai, coloca una varilla de detección, que tiene pegatinas de detección multifuncionales colocadas para permitir mediciones de profundidad múltiple, en el suelo de la Estación de Investigación Agrícola Hancock de la Universidad de Wisconsin-Madison para probar la tecnología del equipo. Crédito: Kuan-Yu.
Ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han desarrollado sensores de bajo costo que permiten el monitoreo continuo y en tiempo real del nitrato en los tipos de suelo que son comunes en Wisconsin. Estos sensores electroquímicos impresos podrían permitir a los agricultores tomar decisiones mejor informadas sobre la gestión de nutrientes y obtener beneficios económicos.
«Nuestros sensores podrían dar a los agricultores una mayor comprensión del perfil de nutrientes de su suelo y de la cantidad de nitrato disponible para las plantas, ayudándoles a tomar decisiones más precisas sobre la cantidad de fertilizante que realmente necesitan«, dice Joseph Andrews, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Wisconsin-Madison que dirigió la investigación. «Si pueden comprar menos fertilizantes, el ahorro de costos podría ser bastante significativo en las granjas de grandes superficies«.
Si bien el nitrato es un nutriente esencial para el crecimiento de los cultivos, el exceso de nitrato puede filtrarse del suelo a las aguas subterráneas. Este tipo de contaminación es peligrosa para las personas que beben agua de pozo contaminada y es perjudicial para el medio ambiente. Los nuevos sensores de los investigadores también podrían usarse como una herramienta de investigación agrícola para monitorear la lixiviación de nitratos y ayudar a guiar las mejores prácticas para mitigar sus efectos nocivos.
Los métodos actuales para monitorear el nitrato en el suelo son laboriosos, costosos y no proporcionan datos en tiempo real. Es por eso que Andrews, un experto en electrónica impresa, y su equipo se propusieron crear una solución mejor y menos costosa.
Para este proyecto, los investigadores utilizaron un proceso de impresión de inyección de tinta para fabricar sensores potenciométricos, un tipo de sensor electroquímico de película delgada. Los sensores potenciométricos se utilizan comúnmente para medir con precisión el nitrato en soluciones líquidas. Sin embargo, estos sensores no suelen ser adecuados para su uso en entornos de suelo, donde las partículas gruesas del suelo los rayarán e interferirán con la obtención de mediciones precisas.
«El principal desafío que estábamos tratando de resolver es encontrar una manera de permitir que estos sensores electroquímicos funcionen bien en el entorno hostil del suelo y detecten con precisión los iones de nitrato», dice Andrews.
La solución del equipo fue colocar una capa sobre el sensor hecha de fluoruro de polivinilideno. Andrews dice que este material tiene dos características clave. En primer lugar, tiene poros muy pequeños, de unos 400 nanómetros de tamaño, que permiten el paso de iones de nitrato mientras bloquean las partículas del suelo. En segundo lugar, es hidrófilo, lo que significa que atrae el agua y actúa como una esponja para absorberla.
. Crédito: Advanced Materials Technologies (2024). DOI: 10.1002/admt.202301140
«Por lo tanto, cualquier agua cargada de nitratos se empapa preferentemente en nuestro sensor, y esto es realmente importante porque el suelo también actúa como una esponja, y tendrá una batalla perdida para que la humedad llegue a su sensor a menos que pueda igualar el potencial de absorción de agua del suelo», dice Andrews. «Estas características de la capa de fluoruro de polivinilideno nos permiten extraer el agua cargada de nitrato, llevarla a la superficie de nuestro sensor y detectar con precisión el nitrato».
Los investigadores detallaron su avance en un artículo publicado en marzo de 2024 en la revista Advanced Material Technologies.
El equipo ha probado sus sensores en dos tipos de suelo diferentes que son relevantes para Wisconsin: suelo arenoso, que es común en la parte centro-norte del estado, y suelo franco limoso, que es común en el suroeste de Wisconsin, y descubrió que los sensores produjeron resultados precisos.
Los investigadores ahora están incorporando sus sensores de nitrato en un sistema de detección multifuncional que llaman «etiqueta de detección», en el que se montan tres tipos diferentes de sensores en una superficie de plástico flexible con un adhesivo en la parte posterior. Estas pegatinas también contienen sensores de humedad y temperatura.
Los investigadores colocarán varias pegatinas de detección en una varilla, colocándolas a diferentes alturas, y luego enterrarán la varilla en el suelo. Esta configuración les permite tomar medidas a múltiples profundidades en el suelo.
«Al medir el nitrato, la humedad y la temperatura a diferentes profundidades, ahora podemos cuantificar el proceso de lixiviación de nitratos y capturar cómo se mueve el nitrato a través del suelo, lo que no ha sido posible antes», dice Andrews.
En el verano de 2024, los investigadores planean realizar más pruebas con sus sensores mediante el despliegue de 30 varillas de detección en el suelo en la Estación de Investigación Agrícola Hancock y la Estación de Investigación Agrícola de Arlington de la Universidad de Wisconsin-Madison.
Los coautores del artículo de la Universidad de Wisconsin-Madison incluyen a Kuan-Yu Chen, Aatresha Biswas, Shuohao Cai y Jingyi Huang, profesor de ciencias del suelo.
Más información: Kuan‐Yu Chen et al, Sensores potenciométricos impresos por inyección de tinta para la detección de nitratos directamente en el suelo habilitados por una capa de pasivación hidrofílica, Advanced Materials Technologies (2024). DOI: 10.1002/admt.202301140
Información de la revista: Advanced Materials Technologies
Descubren nuevas especies de nematodos, parientes de organismos modelo
Una nueva especie de nematodo ha sido descubierta en abejas que viven en el suelo en la Estación de Investigación Sugadaira de la Universidad de Tsukuba. Esta especie comparte una estrecha relación con un nematodo modelo Pristionchus pacificus utilizado en estudios de biología evolutiva y del desarrollo. Sus características fisiológicas y ecológicas únicas, como una relación específica con las abejas de las flores y la adaptación a la hipoxia, lo convierten en un material de investigación prometedor.
Se cree que los nematodos, un grupo diverso de invertebrados, rivalizan o incluso superan a los insectos en el número de especies que tienen más de un millón de especies conocidas. El filo Nematoda incluye especies dañinas (parásitos, plagas agrícolas y forestales) y beneficiosas (materiales de control biológico, organismos modelo). Sin embargo, con menos de 30.000 especies identificadas, nuestra comprensión de la diversidad de nematodos es incompleta. Por lo tanto, es probable que la recolección continua de diversos ambientes revele nuevas especies potencialmente valiosas.
En un nuevo estudio publicado en Nematology, se realizaron estudios de diversidad de nematodos en la Estación de Investigación de Sugadaira, Centro de Ciencias de Montaña, Universidad de Tsukuba (ciudad de Ueda, prefectura de Nagano), ubicada en una región fría de gran altitud. El objetivo fue identificar especies de nematodos detectadas consistentemente en la abeja eusocial que habita en el suelo, Halictus (Seladonia) aerarius.
El nematodo descubierto fue identificado como una nueva especie del género Pristionchus, un nematodo omnívoro utilizado como sistema modelo en los estudios de evolución del genoma, autorreconocimiento y plasticidad del desarrollo, un fenómeno en el que las estructuras corporales cambian en respuesta al medio ambiente. Las observaciones morfológicas detalladas y el análisis filogenético molecular condujeron a su descripción como Pristionchus seladoniae.
- seladoniae exhibe rasgos fisiológicos, como el crecimiento inestable en el medio de E. coli, comúnmente utilizado para otros nematodos Pristionchus, y la falta de plasticidad en condiciones de cultivo.
Sus características ecológicas incluyen la detección continua en las abejas del suelo y la aglomeración en los medios de cultivo, lo que indica la adaptación a la hipoxia. La especie tiene el potencial de ser estudiada en los campos de la biología del genoma, la fisiología y los estudios de adaptación ambiental como material comparativo (modelo satelital) con especies modelo.
Más información: Natsumi Kanzaki et al, Pristionchus seladoniae n. sp. (Diplogastridae) aislado de una abeja eusocial que habita en el suelo, Halictus (Seladonia) aerarius, en Nagano, Japón, Nematología (2024). DOI: 10.1163/15685411-bja10326
Proporcionado por la Universidad de Tsukuba