El óxido nitroso, subproducto del uso de fertilizantes, puede perjudicar ciertas bacterias del suelo que son esenciales para el crecimiento de las plantas, afectando así la salud agrícola.
El crecimiento de las plantas depende de millones de pequeños microbios del suelo que compiten y cooperan entre sí, desempeñando roles cruciales en la raíz de las plantas, como mejorar el acceso a nutrientes y proteger contra patógenos. Estos microbios pueden producir óxido nitroso (N2O) como subproducto de su metabolismo, un potente gas de efecto invernadero que ha sido objeto de estudio principalmente por su impacto en el clima. Aunque parte del N2O se genera de forma natural, su producción puede aumentar significativamente debido a la aplicación de fertilizantes y otros factores.
Contrario a la creencia generalizada de que el óxido nitroso no interactúa significativamente con los organismos vivos, un reciente estudio realizado por investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) revela que este gas podría influir en las comunidades microbianas del suelo, favoreciendo el crecimiento de ciertas cepas bacterianas sobre otras.
Los investigadores estiman que aproximadamente el 30% de todas las bacterias con genomas secuenciados son susceptibles a la toxicidad del N2O. Esto sugiere que esta sustancia podría desempeñar un papel importante y poco reconocido en los complejos ecosistemas microbianos que afectan el crecimiento vegetal. Sus hallazgos han sido publicados en mBio, una revista de la Sociedad Americana para la Microbiología.
Si los resultados obtenidos en laboratorio se trasladan a entornos agrícolas, podrían cambiar la forma en que los agricultores realizan tareas cotidianas que exponen los cultivos a picos de N2O, como el riego y la fertilización. “Este trabajo sugiere que la producción de N2O en entornos agrícolas merece atención para la salud vegetal”, afirma Darcy McRose, profesor del MIT y autor principal del estudio junto al estudiante de doctorado Philip Wasson.
Aunque se demostró hace décadas que el óxido nitroso es tóxico al desactivar la vitamina B12 en el cuerpo humano, hasta ahora se había asumido que no interactuaba con los organismos presentes en el suelo alrededor de las raíces. McRose señala: “En general, existe una suposición errónea sobre que el N2O no es dañino, a pesar de estudios previos que muestran su toxicidad en contextos específicos”.
A través de experimentos iniciales con un microbio conocido como Pseudomonas aeruginosa, los investigadores eliminaron genéticamente una enzima no dependiente de B12 y encontraron que este microorganismo se volvió sensible al N2O, incluso afectando su propio crecimiento. Además, al analizar una comunidad microbiana sintética proveniente de la planta Arabidopsis thaliana, descubrieron que muchos microbios basados en raíces también eran sensibles al N2O.
Dada la frecuencia con la que los suelos agrícolas experimentan picos de N2O debido a la adición de fertilizantes nitrogenados o eventos climáticos, los investigadores advierten que sus experimentos son solo un primer paso para comprender cómo este gas afecta a las poblaciones microbianas en entornos agrícolas. Wasson considera este estudio como una prueba conceptual y planea investigar más sobre el suelo agrícola.
"Queremos ver si podemos detectar una firma para esta exposición al N2O mediante estudios de secuenciación genómica", añade Wasson. McRose concluye afirmando que estos hallazgos podrían abrir nuevas perspectivas sobre cómo investigadores y agricultores consideran el óxido nitroso: “Esto predice que los microbios con una versión específica de una enzima serán sensibles al N2O mientras que aquellos con otra versión no lo serán”. Esta hipótesis es altamente testable y promete contribuir al entendimiento sobre cómo el N2O selecciona ciertos tipos de organismos basándose en su contenido genómico.
Dicha investigación fue apoyada parcialmente por el Comité de Apoyo a la Investigación del MIT y una beca colaborativa para Graduados en Salud y Ciencias Biológicas (HEALS).