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Avance genético promete cultivos autosuficientes que transforman el nitrógeno del aire en fertilizante
Investigadores de diferentes partes del mundo han desarrollado recientemente una forma más sencilla de permitir que las plantas fijen nitrógeno por sí solas, sin necesidad de fertilizantes.
Este avance, que podría transformar la agricultura moderna, se basa en un mínimo de siete genes identificados, que permiten a las células vegetales producir la enzima necesaria para convertir gás nitrógeno del aire en fertilizante.
El desafío de la fijación de nitrógeno
La producción de fertilizantes nitrogenados Es un proceso esencial para la agricultura, ya que el nitrógeno es uno de los principales nutrientes necesarios para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, las plantas no suministran nitrógeno directamente del aire, lo que lleva a la necesidad de fertilizantes industriales.
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El proceso Haber-Bosch, desarrollado hace más de un siglo, revolucionó la conversión del nitrógeno atmosférico en una forma utilizable para las plantas. Sin embargo, su producción a gran escala depende de combustibles fósiles y es altamente contaminante.
El impacto del nuevo método.
Un nuevo desarrollo desarrollado por los científicos podría tener un impacto importante en la productividad agrícola y reducir el uso de fertilizantes sintéticos. Los principales cultivos alimentarios, como el maíz y el arroz, podrían fijar nitrógeno por sí solos utilizando únicamente la luz solar.
Como resultado, el uso de fertilizantes se reduciría ligeramente, lo que no sólo representa un ahorro importante para los agricultores, sino que también trae beneficios ambientales al reducir la huella de carbono asociada a la producción de estos insumos.
Colaboración internacional
El proyecto que dio lugar a este innovador descubrimiento es fruto de la colaboración entre científicos de la Universidad Estatal de Utah (EE.UU.), la Universidad Politécnica de Madrid (España), la Universidad Carnegie Mellon (EE.UU.) y otros centros de investigación.
El bioquímico Lance Seefeldt de la Universidad Estatal de Utah y el científico senior Zhi-Yong Yang dirigieron la investigación junto con un equipo multidisciplinario, que incluía expertos en biotecnología y genómica.
El trabajo de los investigadores fue publicado en la edición del 6 de noviembre de 2024 de la revista científica. Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Cómo funciona la fijación de nitrógeno en las plantas
La fijación de nitrógeno es el proceso mediante el cual las plantas convierten el gas nitrógeno presente en el aire en compuestos utilizables para su crecimiento.
Tradicionalmente, este proceso se da en algunas plantas, como las leguminosas, que mantienen una relación simbiótica con bacterias capaces de llevar a cabo esta conversión.
Ahora, los científicos están trabajando para transferir esta capacidad a cultivos alimentarios esenciales, como el arroz y el maíz, mediante la introducción de genes específicos.
Un equipo de investigación logró reducir de nueve a siete el número de genes necesarios para la fijación de nitrógeno, simplificando el proceso.
Al colocar estos genes en las mitocondrias y los cloroplastos de las plantas, los investigadores creen que los cultivos podrían generar suficiente energía para fijar nitrógeno directamente de la luz solar, sin necesidad de fertilizantes externos.
Beneficios sociales y ambientales
Además de la posibilidad de reducir la dependencia de los fertilizantes químicos, el descubrimiento tiene un enorme potencial para ayudar a los países que enfrentan dificultades para acceder a insumos agrícolas.
Las regiones del África subsahariana, por ejemplo, enfrentan desafíos para importar fertilizantes debido a la falta de infraestructura o tienen una escasez de alimentos cada vez mayor.
Además, reducir la producción de fertilizantes nitrogenados también tiene el potencial de mitigar los impactos ambientales asociados con su uso a gran escala.
Según Seefeldt, casi el 2% del consumo mundial de combustibles fósiles se dirige a la producción de fertilizantes, lo que genera importantes emisiones de gases de efecto invernadero.
Perspectivas futuras
Con el descubrimiento de genes esenciales para la fijación de nitrógeno, la investigación también se extiende a áreas más allá de la agricultura terrestre, incluida la posibilidad de producción de alimentos en misiones espaciales.
El trabajo del grupo de Seefeldt, en colaboración con la NASA, está explorando cómo estos hallazgos podrían aplicarse a misiones de larga duración, como las previstas a Marte, donde la producción de fertilizantes y alimentos sería un gran desafío.
El avance científico que se está mejorando es un paso importante para garantizar la seguridad alimentaria en el futuro y crear soluciones más sostenibles en la agricultura.
Con los resultados más recientes, se espera que se pueda reducir significativamente el uso de fertilizantes, aliviando tanto los impactos ambientales como los costos económicos de esta práctica.
Sólo quienes producen alimentos en el campo saben lo difícil que es aplicar fertilizantes nitrogenados, especialmente cuando el clima no acompaña. Espero que este descubrimiento se haga realidad en el futuro.