Las prácticas agrícolas inadecuadas han disminuido la productividad de los diferentes cultivos, debido a la escasez de nutrientes y agua, y a la disminución de los suelos fértiles arables. Además, la población global aumenta a una tasa de 1,2% anual y se espera que se duplique a catorce mil millones en menos de sesenta años. Esto revela un problema inminente debido a la futura escasez de alimentos a nivel mundial. Por lo tanto, es necesario enfrentar nuevos desafíos en biotecnología agrícola que nos permitan solucionar esta problemática.
A los obstáculos anteriores, se debe sumar que las condiciones naturales y el manejo inadecuado de las tierras conllevan a la salinización de los suelos y contaminación de las aguas y ecosistemas, lo cual afecta negativamente a la productividad y sustentabilidad de los suelos. Esto hace necesaria la adopción de prácticas que permitan, a largo plazo, mantener la capacidad productiva, viabilidad y calidad de los suelos, conservándose el medio ambiente y sus recursos, para que futuras generaciones puedan hacer uso de tales para el cultivo de los diversos alimentos de origen vegetal.
Ayuda para los suelos
El suelo es un recurso crítico y necesario para mantener cualquier ecosistema y necesita ser manejado de forma adecuada y efectiva para producir cultivos saludables. Además, está constituido por una comunidad compleja de microorganismos, la cual está determinada por la composición física y química del suelo.
Los microorganismos (incluyen bacterias y hongos principalmente), son reconocidos como vitales en la biodiversidad (variabilidad entre organismos vivos presentes en todas las fuentes ambientales, incluyendo ambientes terrestres, marinos, acuáticos, y otros) del mundo. Ellos están involucrados en muchas actividades como el reciclaje de nutrientes, relaciones benéficas con otros organismos (permiten la fijación de nitrógeno en plantas, favorecen la digestión en animales), contribuyen a la generación de oxígeno gaseoso, participan en la salud animal y vegetal, y juegan un papel importante en la fertilidad de suelos, entre otros procesos.
Dentro del contexto de fertilidad de suelos, los microorganismos promueven la fijación de nitrógeno (proceso que permite recoger el nitrógeno gaseoso e incorporarlo en los sistemas biológicos), favorecen la solubilización del fósforo y del hierro (elementos que no se encuentran disponibles para las plantas y que deben ser procesados por microorganismos previo a su incorporación), generan sustancias que regulan el crecimiento de los vegetales como auxinas y citoquininas, liberan sustancias que son reconocidas por la raíz para la morfogénesis, inducen la resistencia a patógenos, e incluso aumentan la tolerancia a la escasez de agua.
Una alternativa al uso abusivo de fertilizantes que contienen nitrógeno, hierro y fósforo es el desarrollo de formulaciones bacterianas que incremente la captación de estos nutrientes por los cultivos, lo cual se traduciría en un aumento en los rendimientos de producción de diferentes frutas y vegetales. Las comunidades microbianas que habitan la rizósfera (zona del suelo que se encuentra en contacto directo con la raíz de la planta) juegan un papel importante en el mejoramiento de los cultivos. Sin embargo, el conocimiento de los constituyentes que conforman cada ecosistema (conjunto de organismos que habitan en un espacio físico determinado, lugar en donde se relacionan) asociado a los diversos cultivos es poco conocido, más aún las interacciones que ocurren entre sus distintos componentes.
Otro factor importante que afecta los cultivos a nivel mundial corresponde a la salinidad de los suelos. Elevados niveles de sal en el suelo generan un daño oxidativo que restringe el crecimiento de las raíces. Este fenómeno ocurre naturalmente y es muy común en regiones cálidas y secas, o puede ser ocasionado como consecuencia de un manejo inadecuado de la irrigación.
Dentro de este contexto, la utilización de microorganismos que estimulen el crecimiento y expansión de las raíces de los cultivos ofrece una aproximación interesante para que ciertos cultivos puedan crecer en ambientes de alta salinidad con elevados rendimientos. Así, al combinar diversas especies de microorganismos dentro de una sola formulación podría tomar la ventaja de múltiples mecanismos benéficos, y de este modo aumentar la productividad y sustentabilidad.
Al observar la información anterior, es posible definir el concepto de “agrobiodiversidad”, el cual puede ser entendido como la diversidad de organismos vivos (incluyendo microorganismos) relacionados a la agricultura y se puede considerar como la variedad y variabilidad entre tales organismos que son importantes para la alimentación y agricultura en su amplio sentido y asociado a los cultivos.
La biotecnología posee herramientas muy poderosas que pueden contribuir a mantener la biodiversidad en los sistemas agrícolas mediante el siguiente modo:
Contribuye de forma eficiente a la administración y conservación ex situ (fuera del lugar original) de los recursos genéticos (material genético heredable que posee un valor real o potencial) permitiendo preservar el material biológico de forma artificial, evitando su extinción.
Utilización de marcadores moleculares (secuencias de material genético o ADN que se pueden rastrear) para analizar la diversidad genética presente en colecciones y en terreno. Tiene el potencial para proteger el mercado de variedades genéticas tradicionales y regionales a través del monitoreo de su integridad.
Uso de marcadores moleculares para mejorar la crianza de nuevas variedades con la ayuda de los recursos genéticos, con un mayor número de marcadores que se relacionen con rasgos específicos y de interés para mejorar el rendimiento de los cultivos.
Cuenta con un potencial extraordinario para mejorar la calidad nutricional de los alimentos y la sustentabilidad de la producción por explotación de los recursos genéticos no disponibles en la crianza tradicional.
Recursos genéticos y beneficios para el agro
Está demostrado que los recursos genéticos, su distribución e historia evolutiva están determinados por las condiciones ambientales específicas de sus hábitats, significando que cualquier alteración, ya sea natural o antrópica, se traducirá en cambios en la biodiversidad del sitio. Su diversidad puede cambiar por procesos de degradación de los suelos, debido a la tala de bosques, erosión por una alta actividad agrícola y explotación no sustentable de las tierras.
Por lo tanto, el estudio de ambientes naturales y antrópicos es una herramienta fundamental para el bio-descubrimiento. Más aún, el estudio de ambientes prístinos puede traducirse en el descubrimiento de nuevos recursos genéticos, que deriven en aplicaciones de alta utilidad y beneficio para la agroindustria y su consecuente impacto biotecnológico y económico. Por lo tanto, es importante hoy recuperar y conservar dichos recursos genéticos con la finalidad de evitar su extinción, y generar una pérdida importante a nivel ecológico, científico y biotecnológico.
Adicionalmente, la mayoría de los programas de conservación de recursos genéticos se enfocan en plantas, animales e insectos, y escasamente en los microorganismos, siendo sólo un pequeño grupo de ellos identificados y mucho menos utilizados, por lo que explotar recursos genéticos microbianos ofrece una oportunidad importante que permitirá generar mayor conocimiento científico, conservar dichos recursos, desarrollar nuevos productos y servicios, y favorecer nuevas aplicaciones agrícolas para aumentar los rendimientos de producción de alimentos de origen vegetal.
En el año 2011, Business Communication Co. estimó que el mercado global de microorganismos y sus productos posee un mercado por un valor de 156.000 millones de dólares, proyectándose para el año 2016 un valor de 259.000 millones de dólares con una tasa de crecimiento anual de 10,7%; considerando diferentes tipos de bio-productos, como por ejemplo enzimas para la industria química, productos biológicos para la agricultura y nuevos fármacos, entre otros.
Aún más, en los últimos años muchas pequeñas compañías de bio-descubrimiento han sido sistemáticamente adquiridas por grandes empresas que buscan ampliar su negocio mediante la adquisición de conocimientos específicos, principalmente en el área de biológicos para el agro y tecnologías biocatalíticas. Por lo tanto, la bio-prospección ( búsqueda sistemática de nuevos bio-productos, ya sea utilizando al organismo completo o sólo una parte), identificación y evaluación de propiedades de los organismos para su explotación, se ha convertido en un aporte importante para la biotecnología y, principalmente, para la agricultura.
El uso de recursos genéticos ofrecería a la agricultura múltiples productos, los cuales incluyen:
Desarrollo de biofertilizantes: están basados en el uso de microorganismos que promueven y benefician la nutrición y el desarrollo de las plantas. Se trata de microorganismos del suelo que se asocian de manera natural a las raíces de las plantas de una forma más o menos íntima. Ellos facilitarían, de manera directa o indirecta, la disponibilidad de determinados nutrientes tales como nitrógeno, fósforo y agua. Algunos de estos microorganismos se podrían combinar, resultando en efectos sinérgicos cuando se aplican de manera conjunta. Su utilización originaría procesos rápidos, que consumen poca energía y no contaminan el medio ambiente. Además, los biofertilizantes ayudarían a la recuperación de los terrenos marginales para su aprovechamiento agrícola y forestal.
Desarrollo de bioestimulantes: muchos microorganismos del suelo tienen la habilidad de estimular el crecimiento de las plantas. Con la intención de disminuir los fertilizantes químicos, el uso de microorganismos con efecto benéfico sobre las plantas tiene un potencial considerable como bioestimulantes y como agentes de biocontrol. Estos microorganismos generan sustancias conocidas como promotores del crecimiento vegetal (PGP, del inglés, Plant Growth Promoters). Estas sustancias mejoran la salud y desarrollo de las plantas, promoviendo mayores rendimientos y mejor calidad de los cultivos, y son más efectivos e inocuos que los fertilizantes químicos. Son sustancias producidas, principalmente, por bacterias de vida libre que se localizan muy cerca o adentro de las raíces de las plantas y que tienen un efecto benéfico sobre el crecimiento de estas. Estas bacterias se han encontrado asociadas a las raíces de numerosas plantas.
Desarrollo de biopesticidas: corresponden a agentes que controlan pestes y están basados en microorganismos o productos derivados de estos, que tienen como finalidad proteger los cultivos contra insectos, hongos, bacterias, virus, malezas y nematodos. Pueden reemplazar a los pesticidas químicos que actualmente son empleados y que representan serios problemas, tales como la muerte de insectos y plantas benéficas; provocan la contaminación de los suelos y el agua, lo cual afecta a otros hábitats, daña la vida salvaje y altera la diversidad biológica; tienen un alto impacto en la salud humana, ya que generarían cáncer debido al uso de pesticidas órganofosforados; permiten el desarrollo de pestes resistentes a pesticidas químicos; y se acumulan en los alimentos que posteriormente son consumidos por humanos y animales, alterando su salud.
Al emplear biopesticidas, se superan varias de estas barreras y permitiría producir alimentos saludables e inocuos.
Dos iniciativas en Chile
Dentro del contexto científico, ecológico y cultural, Chile es considerado un laboratorio natural debido a la complejidad y diversidad de sus ambientes naturales. Esto incluye el desierto más árido del mundo, zonas de alta actividad geotérmica, sitios con bajas temperaturas, glaciares y una amplia diversidad de ambientes en donde se realizan prácticas de cultivo utilizando conocimiento ancestral. Estos ambientes poseen un alto endemismo (especies sólo presentes en forma natural en Chile) y variedades o razas localmente adaptadas, lo que determina una gran riqueza dada por la variabilidad y diversidad genética de las especies presentes en el territorio nacional. Además, cuenta con una amplia diversidad genética intraespecífica de especies que ratifican lo anterior, como es el caso de la papa, el maíz, el poroto, Alstroemeria y Fragaria chiloensis y de especies del bosque nativo como Nothofagus, Austrocedrus, Fitzroya cupressoides, entre otros.
Dentro de este contexto, la promoción de una colección de cultivos microbianos chilena enfocada a la agricultura es importante, ya que conservará los microorganismos encargados del reciclaje de compuestos y elementos que son esenciales para otros sistemas biológicos, debido a que mantienen fértiles las condiciones del suelo y que permite la continua existencia de plantas y animales.
Además, permitiría la búsqueda, desarrollo y conservación de nuevos biofertilizantes, bioestimulantes y biopesticidas, necesarios para el desarrollo de alimentos libres de componentes nocivos para la salud y el ambiente, con altos rendimientos de producción, impactando positivamente la industria chilena en el sector alimentario. Actualmente, la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI), en el año 2012 designó al Instituto de Investigaciones Agropecuarias (INIA) del Ministerio de Agricultura, como autoridad internacional de depósito de microorganismos, según el Tratado de Budapest, reconociéndose la Colección Chilena de Recursos Genéticos Microbianos (CChRGM), y transformándose Chile en el primer país latinoamericano encargado de almacenar microorganismos, y uno de los 23 países a nivel mundial.
Este Banco de Recursos Genéticos Microbianos, ubicado en el Centro Regional de Investigación del INIA Quilamapu (Chillán), tiene carácter público y contiene varios miles de microorganismos entre hongos, bacterias y nematodos. Además, cuenta con servicios que consisten en: preservación de microorganismos, por métodos de criopreservación, ya sea por un tiempo convenido o ilimitado; intercambio de microorganismos con instituciones públicas y privadas; y facilitación de microorganismos para usos de investigación, generación de productos biotecnológicos, o emprendimiento privado. Consideramos que esta colección de cultivos microbianos es un ejemplo para seguir y modelo para el desarrollo sustentable.
Es importante destacar que, de acuerdo con reportes realizados por el Banco Mundial, las comunidades indígenas en el mundo albergan alrededor del 80% de biodiversidad global. Esto indica la necesidad de preservar dichos recursos genéticos microbianos, con la finalidad de evitar su extinción. En el año 2008, Chile inició su participación en los Sistemas Importantes del Patrimonio Agrícola Mundial (SIPAM), iniciativa impulsada por la FAO y que es desarrollada en nuestro país en el Archipiélago de Chiloé.
Esta iniciativa, busca proteger y valorizar la agrobiodiversidad, los recursos genéticos nativos y localmente adaptados, los conocimientos y prácticas tradicionales y la identidad cultural. Con estos propósitos, la iniciativa continuará trabajando en otras regiones y territorios del país que cumplan con los criterios de un sitio SIPAM, esto es, sistemas agrícolas con una alta biodiversidad; que sean el medio de sustento de comunidades campesinas; que posea biodiversidad y recursos genéticos de importancia local, nacional y mundial; que sean agroecosistemas manejados con conocimientos tradicionales; que provean de bienes y servicios y que cuenten con una alta diversidad de paisajes y de valor estético, como es el caso de la agrobiodiversidad asociada a cultivos de comunidades aymaras.
La Iniciativa SIPAM es una estrategia para implementar la política del Ministerio de Agricultura relacionada con el rescate, protección y valorización del patrimonio natural y cultural de un territorio y de la identidad cultural ligada a la agricultura familiar campesina que lo utiliza como su medio de subsistencia y que puede ser empleada en otros sectores del país.
Revisando los ejemplos mencionados previamente, queda en manifiesto que los recursos genéticos son considerados fundamentales para el desarrollo sustentable de la agricultura en Chile, y tienen un alto potencial para generar respuestas a nuevos desafíos y oportunidades de la agricultura, la alimentación y la industria, así como para satisfacer las necesidades de los chilenos relacionadas con la alimentación y la agricultura.
Fuente: Mundo Agro
