Científicos de Salamanca publican en 'Nature' un revolucionario estudio sobre microorganismos y plantas
José Pichel Andrés/DICYT Científicos del Departamento de Microbiología y Genética de la Universidad de Salamanca han publicado un artículo en la revista científica Nature que demuestra que bacterias del género Micromonospora se hallan en los nódulos de las raíces de las leguminosas. Este descubrimiento resulta muy impactante para la comunidad científica que se dedica a este campo de la investigación, puesto que, hasta el momento, los expertos consideraban que los únicos microorganismos de estos nódulos eran las bacterias del género Rhizobium, que ayudan a fijar nitrógeno, un nutriente esencial para los vegetales. Las funciones de Micromonospora en su relación con las plantas o con Rhizobium aún no están claras, pero la investigación abre una vía muy relevante para agricultura, puesto que las leguminosas (garbanzos, alubias, lentejas...) son cultivos de gran importancia económica y avanzar en estos estudios puede evitar el uso de fertilizantes químicos.
Según ha explicado a DiCYT Martha Trujillo, autora principal del artículo, existen dos tipos de bacterias que llevan a cabo el proceso de fijación de nitrógeno en las plantas, Rhizobium y Frankia. Por un lado, en las leguminosas los microorganismos que fijan nitrógeno en simbiosis con la planta son los Rhizobium o rizobios, uno de los grupos de bacterias más estudiados. Aunque estas plantas crezcan en suelos pobres, la bacteria es capaz de entrar en la raíz y forma nódulos, de manera que la planta obtiene nitrógeno gracias a la bacteria, capaz de captar este nutriente. Si se logra controlar este proceso, no se necesatarían tantos abonos químicos y se eliminaría uno de los problemas de contaminación más grandes de la actualidad.
El segundo grupo de bacterias que llevan a cabo la fijación de nitrógeno son las del género Frankia. La diferencia es que pertenecen a las actinobacterias, un tipo de microorganismo totalmente diferente, de manera que realiza la misma labor que Rhizobium, pero en otras plantas, las actinorrizas, que son árboles y arbustos como los alisos o las casuarinas, importantísimos cuando se pretende recuperar terrenos degradados con suelos pobres. Frankia es una bacteria que proporciona a estos arbustos nitrógeno y está tan especializada que en algunos casos sólo sobrevive dentro de la propia planta.
El trabajo que ha dado lugar al artículo de Nature se inició en 2003, cuando Martha Trujillo trabajaba en el grupo de fijación de nitrógeno de la Universidad de Salamanca con una leguminosa denominada Lupinus angustifolius o altramuz azul, una planta herbácea de flores azuladas muy extendida. "Realizaba aislamientos de estas bacterias pero dejé las muestras en las placas más tiempo del habitual y comencé a ver manchas anaranjadas que no se corresponden con Rhizobium, así que pensé que se había contaminado, que la muestra no está bien esterilizada", señala la investigadora. Sin embargo, no tiró las placas que tenían estas muestras, como se suele hacer, y repitió el proceso esperando, de nuevo, más tiempo del necesario para que se manifieste la presencia de los rizobios, que es de unos pocos días. El resultado era el mismo, si se conservaba la muestra muchos días, aparecían manchas anaranjadas que resultaron ser Micromonospora y "empezamos a pensar que no era casualidad", apunta la científica.
El experimento se ha repetido innumerables veces a lo largo de estos años probando distintas leguminosas: guisantes, alubias, lentejas, garbanzos e incluso cacahuetes. La conclusión está clara: "El género Micromonospora está ampliamente distribuido en leguminosas", afirma, aunque su presencia es muy irregular.
Difícil de aceptar por los expertos
A pesar de las evidencias que se obtenían en el laboratorio, "nos costó muchísimo que nos creyeran", indica Trujillo, puesto que para los científicos más experimentados en este campo "todo lo que se aislaba procedente de un nódulo de una leguminosa era Rhizobium", apunta Lorena Carro, otra de las investigadoras de la Universidad de Salamanca que firma el artículo, en el que también han participado Pablo Alonso Vega, Raúl Rodríguez, Eugenia Cerda, Pilar Alonso y Eustoquio Martínez Molina.
Las técnicas de genética molecular demuestran que se trata de un tipo de microorganismos muy diferente, puesto que Micromonospora es una actinobacteria, pero los científicos creían que se debía a una contaminación externa y no aceptaban el resultado. "El descubrimiento fue tan sencillo como dejar los cultivos en las placas durante más tiempo del habitual. En tres o cuatro días se ve una colonia blanca que se corresponde con Rhizobium, se recoge y se tira la placa", explica.
¿Por qué algo tan sencillo no había sido descubierto por ningún grupo de científicos del mundo a pesar de que la investigación con Rhizobium es muy habitual? "Al trabajar con las actinobacterias, las conocíamos bien, mientras que quienes sólo trabajan con microorganismos de crecimiento rápido nunca lo habían tenido en cuenta", comentan las investigadoras.
Interacciones en la planta
Una vez constatada la presencia de estas bacterias en los nódulos de las raíces, la siguiente pregunta es acerca de su papel. Una de las teorías de este grupo de investigación es que pueden ofrecer protección a la planta, a través de la producción de sustancias que no permitan que otros microorganismos la ataquen. "Creemos que hay una interacción entre la planta, Rhizobium y Micromonospora. La razón es que las actinobacterias son los microorganismos más importantes a la hora de producir metabolitos secundarios de las plantas, es decir, compuestos químicos que se utilizan en Medicina para la obtener fármacos o en agricultura, para producir fungicidas o bactericidas, entre otras cosas", indica Martha Trujillo.
Sin embargo, otra posibilidad es que Micromonospora también fije nitrógeno en las leguminosas, como lo hace el género Rhizobium. De hecho, una investigación de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) publicada en 2005 aisló esta bacteria en nódulos de una planta de casuarina (donde la fijación de nitrógeno es una función de Frankia) y describió que también Micromonospora era capaz de fijar nitrógeno. Sin embargo, "nosotros trabajábamos con leguminosas y tenemos que comprobar si también ocurre con estas plantas o no", señala Trujillo.
Estudio genético
Determinar que la función de la bacteria es ésta depende de encontrar los genes que producen las proteínas que posteriormente desencadenan la fijación de nitrógeno. Por eso, el siguiente paso de esta línea de investigación es secuenciar el genoma para "saber si están los genes de fijación de nitrógeno o no y conocer también si hay genes que produzcan metabolitos que sean positivos para la planta". Para ello, el grupo está en contacto con el equipo de la UCLA y con colaborará también con el Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), principal organismo de investigación francés.
Las incógnitas que pretenden resolver aún son muchas. Martha Trujillo y su equipo creen que Micromonospora necesita a Rhizobium para entrar en la planta, ya que de forma aislada no es capaz de producir nódulos en la planta. Además, hay una contradicción que aclarar: esta bacteria necesita oxígeno, pero en los nódulos de las raíces donde se lleva a cabo la fijación de nitrógeno no hay contacto con este gas. Por todo ello, la investigación no ha hecho más que empezar.