El secreto de las plantas para sobrevivir: una alianza microbiana clave para la agricultura del futuro

Un estudio científico reciente demostró que las plantas no solo dependen del ambiente, sino que pueden construir y seleccionar activamente su microbioma, eligiendo microbios beneficiosos y suprimiendo los dañinos para responder a condiciones adversas.

Esta investigación, liderada por Nancy Collins Johnson y César Marín, fue publicada en julio en The ISME Journal y, según la Universidad del Norte de Arizona, tiene el potencial de transformar la comprensión de la agricultura sostenible y la gestión de ecosistemas.

El hallazgo introduce el concepto de selección de equipos funcionales (Functional Team Selection, FTS), propuesta que señala que las plantas funcionan como estrategas al conformar comunidades de microbios a su favor. El reporte de la universidad señala implicancias directas para desarrollar prácticas agrícolas más resilientes y para entender cómo los ecosistemas complejos pueden adaptarse a entornos cambiantes.

Microbioma vegetal: comunidad esencial para la vida de las plantas

Las raíces albergan un microbioma que incluye hongos, bacterias, virus y otros microorganismos. Estas comunidades cumplen funciones clave: ayudan a absorber nutrientes y agua del suelo, protegen frente al estrés y enfermedades y contribuyen a la adaptación de la planta.

Según la Universidad del Norte de Arizona, los experimentos comerciales para recrear estos microbiomas y aplicar sus beneficios en la agricultura fueron, en muchos casos, poco satisfactorios.

El estudio atribuye estos fracasos a la complejidad de las interacciones entre planta y microbios. No resulta suficiente añadir microorganismos beneficiosos al suelo; es imprescindible entender cómo las plantas seleccionan y mantienen a sus aliados microbianos según las condiciones del entorno.

El mecanismo de la selección de equipos funcionales

El modelo de “selección de equipos funcionales” (FTS) desarrollado por Johnson y Marín ofrece una explicación integral sobre la formación de estos microbiomas. La FTS sostiene que las plantas y sus microbiomas constituyen sistemas diversos de organismos y virus en interacción. En ambientes hostiles, donde los recursos escasean, las plantas pueden establecer con el tiempo asociaciones mutuamente beneficiosas con hongos y bacterias nativos.

De acuerdo con la Universidad del Norte de Arizona, en este escenario los equipos funcionales evolucionan para favorecer el crecimiento y la supervivencia de las plantas en condiciones adversas. El proceso implica una “curaduría” activa del microbioma: la planta selecciona microbios útiles y descarta a los perjudiciales, optimizando su adaptación.

Equipos funcionales según el entorno: estrés versus abundancia

La investigación señala que la conformación de equipos funcionales ocurre principalmente cuando las plantas enfrentan estrés y escasez de recursos. En estas situaciones, la presión de selección impulsa a ajustar el microbioma, promoviendo la cooperación con microbios ventajosos.

En ambientes benignos, donde los recursos abundan, la presión de selección desaparece y, como indica el estudio en The ISME Journal, resulta improbable la evolución de equipos funcionales al no existir necesidad de “curar” el microbioma. La fertilización excesiva de la vegetación natural puede incluso reducir los beneficios de las micorrizas, ya que elimina la presión de selección esencial para mantener estas asociaciones.

La investigación también advierte la aparición de equipos disfuncionales, dominados por relaciones antagónicas, cuando falta presión de selección; este fenómeno perjudica el desarrollo de la planta.

Nuevos horizontes para la agricultura sostenible y la gestión del microbioma

La selección de equipos funcionales tiene un impacto potencial en la agricultura sostenible. Comprender cómo las plantas escogen y mantienen microbiomas beneficiosos permitirá crear estrategias agrícolas que aprovechen estos procesos naturales, en lugar de depender únicamente de insumos como fertilizantes y pesticidas.

Según la universidad, si los agricultores fomentan condiciones que mantengan la presión de selección, podrán promover equipos funcionales en los cultivos, fortaleciendo su resiliencia y reduciendo la necesidad de intervenciones químicas. Este enfoque cobra especial importancia en zonas donde la agricultura enfrenta desafíos por falta de recursos o por el cambio climático.

Además, el marco de FTS puede aplicarse a otros microbiomas relevantes para los humanos, incluyendo los del suelo agrícola, animales y el propio cuerpo humano, donde las comunidades microbianas tienen funciones esenciales para la salud y el bienestar.

Fundamentos teóricos y proyección futura

La FTS se basa en teorías ecológicas y evolutivas, incorporando la Ley de la Información Funcional Creciente, que explica la función y la selección en la evolución de sistemas, desde microbiomas hasta organismos complejos.

Aunque la FTS fue diseñada para analizar la evolución y funcionamiento de plantas y sus microbiomas subterráneos, su aplicación podría extenderse a la gestión de cualquier microbioma relevante para las personas.

El estudio de Johnson y Marín en The ISME Journal, difundido por la Universidad del Norte de Arizona, concluye que el marco de la selección de equipos funcionales proporciona una nueva perspectiva sobre la construcción de comunidades microbianas adaptativas. Los autores proponen que este enfoque puede implementarse para mejorar la gestión de microbiomas en la agricultura y la salud humana, abriendo el camino a prácticas más sostenibles y efectivas en el uso de recursos biológicos.