Todavía podemos revertirlo, plaguicidas biológicos y el futuro de nuestra tierra
El rendimiento de los cultivos y la calidad de la producción son las piedras angulares del modelo comercial de cualquier agricultor. Con ese fin, los productos químicos se han utilizado ampliamente en la agricultura para fertilizar suelos y plantas o para matar plagas y patógenos que son factores limitantes para una productividad óptima.
Sin embargo, el dogma del siglo XX estableciendo que los productos químicos podían usarse a ciegas y sin restricciones ha encontrado sus límites en la era actual. Las preocupaciones sobre su uso excesivo en la salud humana, la contaminación ambiental y la degradación de la tierra, han cambiado la filosofía agrícola hacia un enfoque más sostenible. Aquí, revisaremos algunos de los descubrimientos clave que han hecho retractarnos para sustituir los plaguicidas sintéticos por biológicos y analizaremos cómo las nuevas tecnologías podrían dar forma al futuro de una agricultura sustentable.
Los productos agroquímicos sintéticos han tenido éxito durante décadas en el manejo de plagas y patógenos. Un agroquímico se clasifica por su ingrediente activo y objetivo metabólico. Uno de los principales efectos secundarios negativos del uso excesivo de productos químicos son las cepas resistentes dentro de las poblaciones microbianas.
Los ejemplos de resistencia a fungicidas y bactericidas en poblaciones de patógenos fúngicos y bacterianos están bien documentados, pero a menudo los productores manejan el problema rotando sus productos químicos y sin calcular como despedazan la vida microbiana en la tierra.
En los últimos años, ha habido un cambio en la mentalidad del consumidor, con una mayor demanda de alimentos y productos alimenticios orgánicos. Las granjas orgánicas crecen en cada temporada y cada vez encontramos mas productos orgánicos certificados, como resultado, ha habido un aumento de granjas orgánicas cada año en mas de 15% del año anterior y con mayores superficies cultivables.
Las granjas convencionales también tienden a ser más conscientes de sus prácticas agrícolas. Con ese fin, la aplicación de pesticidas biológicos, que consiste en usar bioplaguicidas a base de bacterias, virus, hongos entomopatógenos y nematodos, microbios beneficiosos o productos microbianos para controlar plagas y enfermedades, mejora la salud del suelo y de los cultivos y se ha implementado en una capacidad más amplia debido a su bajo impacto ambiental. Por ejemplo, uno de los beneficios, diría el mas virtuoso es que los microbios no pueden desarrollar resistencia a estos plaguicidas.
El primer plaguicida biológico descubierto a principios del siglo XX fue la bacteria Bacillus thuringiensis. Algunas cepas producen toxinas que son letales para las plagas de insectos y se han comercializado, ya sea como insecticida biológico o como cultivos genéticamente modificados resistentes a los insectos. Debido a la especificidad del huésped de la toxina, se considera que no daña el medio ambiente.
Otro ejemplo clave de un pesticida biológico es la cepa K84 de Agrobacterium radiobacter registrada a fines del siglo XX como un agente de control biológico de Agrobacterium tumefasciens, un patógeno transmitido por el suelo que afecta a un amplio espectro de cultivos. A. radiobacter cepa K84 libera una toxina que altera la capacidad del patógeno para reproducirse.
A pesar de estos asombrosos descubrimientos, los pesticidas biológicos solo se utilizaron en nichos de mercado donde los químicos sintéticos no estaban registrados, no eran efectivos o no eran económicos. Por lo tanto, el descubrimiento de nuevos plaguicidas biológicos siguió siendo marginal debido a la adopción generalizada de productos químicos sintéticos rentables.
En la actualidad, esta tendencia se invierte. La comercialización de pesticidas químicos está disminuyendo, mientras que los biopesticidas se han convertido en un mercado de ascendente auge.
Uno de los principales cambios de juego para los descubrimientos de pesticidas biológicos fue el advenimiento de las tecnologías ‘Omics’. Las técnicas microbiológicas tradicionales que se utilizaron en el siglo XX no permitieron una detección de organismos de alto rendimiento.
Además, se pasaron por alto la mayoría de las bacterias y los hongos. Las plantas albergan una cantidad infinita de microorganismos y buscar los ‘buenos’ en ese momento era comparable a encontrar una aguja en un pajar.
En la era actual, las tecnologías ‘Omics’ nos han permitido perfilar las comunidades microbianas que viven dentro y fuera de las plantas y comprender mejor las complejas interacciones planta-microbio y microbio-microbio y sus funciones biológicas. Estas nuevas tecnologías pueden revelar, con una capacidad de alto rendimiento, taxones, genes, metabolitos o proteínas que tienen atributos antimicrobianos potenciales.
Debido a que las plantas tienen la misma composición genética (misma variedad injertada en el mismo portainjerto), planteamos la hipótesis de que las comunidades microbianas residentes causan la tolerancia a enfermedades que observamos.
Nuestro enfoque consiste en recolectar muestras de tejido vegetal de plantas sintomáticas y asintomáticas e implementar un enfoque dependiente del cultivo con técnicas microbianas tradicionales y un enfoque independiente del cultivo utilizando una plataforma basada en secuenciación de próxima generación, de modo que capturemos todos los organismos asociados con esas plantas.
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