Recta final para el cereal que no necesita fertilizante

La revolución verde -el boom de productividad agrícola que se produjo a partir de la década de los 60- ha fracasado en los países subdesarrollados del Africa Subsahariana y el Sudeste Asiático, en gran medida porque partía de la premisa de un importante incremento del uso de fertilizantes químicos que los agricultores de esas zonas no tienen capacidad de costear”, afirma Luis Rubio, investigador del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) de la UPM y del Instituto Nacional de Investigaciones y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA).

Rubio se embarcó en 2011 en dar solución a ese reto inacabado, agravado hoy con la necesidad de alimentar a una población que pasará de los 7.800 millones actuales a los 9.200 que se esperan en 2050 y hacerlo además de una manera sostenible, no sólo, afirma, deteniendo el incremento de la deforestación para incrementar la superficie agraria sino poniendo fin “al desequilibrio químico global más importante del Planeta que provoca el uso excesivo de fertilizantes químicos y fitosanitarios”.

Capaz de obtenerlo del aire

Su objetivo era conseguir que las plantas no necesitasen la incorporación de fertilizante porque ellas mismas eran capaces de fabricarlo. ¿Cómo? Encontrando la enzima que cataliza la reacción que permite la conversión del nitrógeno oxigenado, el que está en el aire, en amoníaco, la fuente preferida por la mayoría de los microrganismos para obtener proteínas.

Su investigación pronto logró el interés de la Fundación Bill y Melinda Gates, que, por tercera vez, ha vuelto a confíar en el desarrollo científico y tecnológico de nuestro país para aprovecharlo en su cruzada por acabar con el hambre en el mundo. Los dos filántropos han donado en esta ocasión 5,2 millones de euros para el desarrollo durante los próximos cuatro años de la tercera fase del proyecto Fijación de Nitrógeno en Cereales.

Par conseguir que una planta sea capaz de salir adelante en unas condiciones con nitrógeno bajo o limitado hay que introducir en ellas los genes bacterianos que codifican la nitrogenasa, la enzima que convierte el nitrógeno inerte de la atmósfera en proteína, un proceso que se realiza en unos agrupamientos metálicos “muy difíciles de sintetizar”, dice Rubio.

Una vez que se identificaron esos genes el reto era determinar dónde albergarla: en el cloroplasto -orgánulo donde se lleva a cabo la fotosíntesis- o en la mitocondria -orgánulo donde se produce la respiración-. “En fase I demostramos que se podían expresar componentes funcionales de la nitrogenasa en la mitocondría de la levadura. Esta prueba concepto está protegida por patente porque abrió la posibilidad real de hacer ingeniería de nitrogenasa en plantas”, explica Luis Fuentes, que añade que “en la fase II además pudimos demostrar que además también podíamos tener componentes funcionales de nitrogenasa en el cloroplasto. El problema que surgió fue la entrega deficiente de los metales donde se lleva a cabo esa reacción”.

Resolver ese obstáculo es el reto al que se enfrenta esta tercera fase. “Vamos a realizar una validación masiva de genes de nitrogenasa tanto en mitocondrias como en cloroplastos”. La previsión es que al final de la fase III se obtenga la levadura panadera fijadora de nitrógeno. Aunque el horizonte temporal para que esta tecnología alternativa a un mercado que mueve 150.000 millones de dólares al año ofrezca plantas que fijen de forma biológica fertilizante con impacto suficiente en la productividad tardará aún dos décadas. La nueva fase contará con técnicas novedosas de biología sintética, ingeniería genética y metabólica, bioquímica anaeróbica y técnicas de biotecnología vegetal.

En definitiva, tecnología disruptiva para producir algo que no existe en la naturaleza ante un desafío inmenso: conseguir cultivos de cereal con mínimos requerimientos de fertilizantes nitrogenados que produzcan, de una formable sostenible, cosechas más abundantes y resistentes a situaciones de estrés.