Un equipo del CSIC 'domestica' mediante 'computación viva' una bacteria "clave" para el control de patógenos vegetales

El interés por comprender las propiedades metabólicas y ecológicas de la bacteria ‘Pseudomonas protegens’ ha motivado el desarrollo de nuevas herramientas biotecnológicas en España. Investigadores del Laboratorio de Biocomputación del Centro Nacional de Biotecnología (CNB), dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han identificado los mecanismos de regulación genética de esta bacteria del suelo, considerada a nivel internacional por su potencial para el control biológico de patógenos vegetales. Según informó el CSIC, los descubrimientos, publicados en la revista Cell Systems, abren el camino para emplear ‘Pseudomonas protegens’ como recurso biotecnológico aplicable en la defensa de cultivos ante amenazas agrícolas.

De acuerdo con el CSIC, la clave del avance científico reside en el mapeo detallado de las dinámicas de circuitos genéticos presentes en ‘Pseudomonas protegens’. Esta especie es característica de suelos agrícolas, y su relevancia para los ecosistemas se debe a sus capacidades para producir compuestos que combaten tanto patógenos de plantas como ciertos insectos. El grupo de investigación ha logrado esta caracterización a través de metodologías de computación viva, una rama transdisciplinar que adapta la lógica computacional para programar bacterias y transformar su comportamiento para fines específicos.

El medio ambiente y el sector agrícola se benefician del potencial de ‘Pseudomonas protegens’ debido a su versatilidad metabólica, su adaptabilidad a distintas especies vegetales y su efectividad en la defensa ante microorganismos patógenos. El CSIC explicó que el enfoque empleado no se limita al uso de bacterias “modelo” adaptadas al laboratorio, ya que el objetivo es aplicar especies autóctonas como herramienta biotecnológica directamente en los entornos donde se precisa su actividad.

El equipo investigador ha introducido una biblioteca de circuitos de regulación genética, previamente identificados en otras bacterias, para examinar cómo estos afectan el funcionamiento de ‘Pseudomonas protegens’. Según detalló Cell Systems, la utilización de modelos matemáticos complejos permitió a los investigadores anticipar la función de nuevas redes genéticas y de genes incorporados artificialmente a la bacteria. De este modo, se ha creado la posibilidad de modificar sus propiedades celulares y diseñar aplicaciones a medida.

“Con los datos obtenidos sobre redes en diferentes organismos y gracias al uso de modelos matemáticos avanzados, hemos conseguido predecir el comportamiento de nuevas redes y de genes que incorporamos en el sistema”, explicó Pablo Japón, uno de los investigadores del CSIC en el Centro Nacional de Biotecnología, durante una comunicación difundida por el CSIC y replicada por Cell Systems.

El trabajo actual también facilita el desarrollo de herramientas denominadas “chasis” bacterianos orientados a la producción de compuestos útiles en la biorremediación o en diversas aplicaciones medioambientales. Juan Rico, igualmente miembro del CSIC en el CNB, afirmó que este progreso permite generar nuevas plataformas bacterianas para fines agrícolas y medioambientales. Según publicó Cell Systems, la iniciativa representa un avance en el “dominio” y manipulación de bacterias del suelo adaptadas a condiciones reales de uso fuera del laboratorio, potenciando la biología sintética como alternativa sostenible y eficaz para la agricultura.

La biología sintética, como detalló el CSIC, parte de la modificación de microorganismos para que adquieran funciones celulares novedosas, utilizables en la degradación de contaminantes y en la producción de sustancias industriales. Este enfoque expande la capacidad de intervenir en el medioambiente con soluciones biológicas personalizadas que responden a las necesidades concretas del sector agrícola o de recuperación ambiental.

El interés en utilizar ‘Pseudomonas protegens’ nace de su comportamiento natural tanto en la rizosfera como fuera de ella. Puede aislarse de raíces de diversas plantas y destaca por su alta eficacia en combatir organismos perjudiciales para los cultivos. Además, el potencial tóxico de la especie para ciertos insectos contribuye a su valor en estrategias de protección ambiental y manejo integrado de plagas, según describió el CSIC en el estudio difundido en Cell Systems.

A través de la computación viva y la integración de circuitos genéticos de regulación conocidos, sumados al empleo de modelos que simulan el funcionamiento interno de la bacteria, el equipo dirigido desde el CSIC ha superado el reto de “domesticar” una especie con elevado valor ambiental, permitiendo su adaptación a condiciones específicas y su aplicación directa en el manejo biotecnológico de suelos agrícolas.

Con esta nueva aproximación, los investigadores buscan que las especies bacterianas adaptadas a entornos naturales se conviertan en las verdaderas plataformas para el desarrollo de herramientas biotecnológicas, lo que representa un avance respecto al uso tradicional de cepas de laboratorio. Cell Systems subrayó que el logro constituye un paso adelante en el control racional y seguro de los microorganismos del suelo, ampliando el espectro de alternativas para la protección y desarrollo sostenible de cultivos.