Bacterias y aserrín para fertilizar cultivos

Bacterias y aserrín para fertilizar cultivos

Cientos de troncos, plantados en fila india hacia el Caribe colombiano, en el departamento de Atlántico, crecen lento. Son macizos, unos más robustos que otros, pero ricos en sí mismos, pues, además de asombrar por su resistencia ante incendios forestales, la teca (Tectona grandis), árbol proveniente de la India, es fuente de una de las maderas más costosas y apetecidas en el mercado mundial. Se usa en embarcaciones navales, escaleras y mobiliarios, entre otros productos.

Por eso, para optimizar su cultivo, reducir su tiempo de crecimiento y aprovechar al máximo residuos como el aserrín, en 2005 la Corporación Nacional de Investigación y Fomento Forestal (Conif) y la empresa Reforestadora de la Costa (Refocosta) contactaron a la Unidad de Biotecnología Vegetal de la Pontificia Universidad Javeriana, de la que en ese entonces hacía parte Lucía Ana Díaz, microbióloga y magíster en Biología, para trabajar en un proyecto cofinanciado por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Sostenible. ¿Su misión? Encontrar en el árbol de teca microorganismos benéficos capaces de estimular el crecimiento de esta especie forestal, y en el aserrín, una alternativa ‘reciclable’ para fortalecer la estrategia del cultivo.

Innumerables pruebas

Fueron cerca de cuatro años de trabajo entre 2005 y 2009, de visitas en campo en el bajo Magdalena, jornadas completas quemando aserrín, para luego mezclarlo con microorganismos en busca de la combinación ideal, una que le permitiera a la investigadora obtener una estrategia biotecnológica para fijar nitrógeno y solubilizar fósforo en los suelos al momento de cultivar, pues, a diferencia de los fertilizantes químicos, este desarrollo debía tener en cuenta la conservación y el balance de los nutrientes en la tierra.

Díaz trabajó con estudiantes de la Facultad de Ciencias de la Javeriana en la búsqueda de bacterias que promovieran el crecimiento de la teca; analizaron aproximadamente 400 microorganismos, cada uno seleccionado según su función y tiempo de vida en laboratorio, hasta que finalmente dieron con los indicados: Enterobacter sp. y Stenotrophomonas sp., unas bacterias que debían ser probadas en los viveros para evaluar sus resultados.

En 2008, Díaz y su grupo de investigación ya habían experimentado con alginato como portador de estos microorganismos para su aplicación en campo, se trataba de pequeñas perlas de un material similar a la gelatina, pensado para encapsular las bacterias. Sin embargo, este método no dio el resultado esperado, porque, a diferencia del aserrín de teca carbonizado, las plantas tratadas con alginato crecieron menos que las plantas tratadas con el aserrín con bacterias.

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No obstante, en 2009, ¡eureka! En compañía de Lina María Morales y Sebastián Beltrán, la investigadora Díaz encontró la fórmula acertada, un novedoso portador: el aserrín de teca quemado a 300 grados centígrados, un biochar en el que podían crecer diferentes cepas de bacterias. Así obtuvieron el inoculante. Este producto, junto con una dosis adecuada de carboximetilcelulosa para disolverlo ―un pegante natural, viscoso como el ‘melao’, apto para fijar el compuesto en las semillas o en las raíces de teca―, hace que las plantas crezcan más vigorosas y con mayor biomasa y longitud.

El biochar es un carbón de origen biológico, obtenido de la quema de desechos biológicos como la madera, usado para mejorar las propiedades del suelo y aportar nutrientes a los cultivos vegetales y agrícolas.

El proyecto finalizó, pero no las ganas de seguir con la investigación. Díaz, quien ahora es líder del Grupo de Investigación en Agricultura Biológica de la Universidad Javeriana, se dedicó a evaluar otros aserrines en los que podría funcionar este modelo. Probó en cascarilla de arroz y aserrín de pino, pero su experimento no funcionó, ya que los procesos de inmunización de la madera y sus compuestos químicos anularon el éxito del ejercicio.

Sin embargo, su persistencia no quedó allí, pues en 2013 la microbióloga presentó, con el apoyo de la Dirección de Innovación de la Universidad, la solicitud para patentar este producto en Colombia, Brasil y Estados Unidos; petición que fue respondida satisfactoriamente el 8 octubre de 2015, cuando la Superintendencia de Industria y Comercio la concedió en Colombia bajo el expediente n.º 13-94384.

Como si fuera poco, el pasado 6 de agosto de 2019, 14 años después del momento en que la profesora Díaz puso sus ojos sobre el microscopio para analizar por primera vez la teca, la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos (USPTO, por su sigla en inglés) le concedió la patente de invención n.º US 10.368.548 B2 a la docente javeriana, por haber diseñado un biofertilizante capaz de mejorar los sistemas de producción y obtener plantas con mejores características en menor tiempo.

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¿En qué va el proyecto?

Con cerca de 35 años de carrera profesional y una consolidada experiencia en el uso de bioinoculantes en especies forestales como la teca, esta microbióloga trabaja actualmente en la segunda versión del biofertilizante, una en presentación líquida a la que bautizó Promofort, y que ha sido ensayada positivamente en pino, clavel, maíz, granadilla, tomate y la rosa yellow baby.

De acuerdo con la Dirección de Innovación, responsable de apoyar a la investigadora javeriana en el proceso de transferencia de su tecnología, la ventaja con esta novedosa patente es que el producto es biológico y no requiere cadena de frío para su conservación, por la naturaleza de sus microorganismos. Con ello la Universidad abre un camino para la comercialización de bioinsumos amigables con el medio ambiente.

Esta cualidad responde a uno de los indicadores de la Política para la Gestión Sostenible del Suelo, expedida por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible en 2016, el cual señala que la acumulación de metales pesados y el aumento del pH por sales en la tierra ―debido al uso excesivo de fertilizantes, al riego inadecuado y al mal drenaje― producen efectos nocivos en la biodiversidad del suelo. No en vano, durante los últimos años se ha intensificado en el país el uso de fertilizantes naturales, que, además de ser ecológicamente amigables con el ambiente y de bajo costo, promueven el crecimiento y desarrollo biológico de las plantas.

Para leer más:

  • Díaz, L. A., Morales-Palencia, L. M.; Beltrán-Acosta, J. S. 2016 Patente. Biological inoculant for promotion of growth in forest species and method for obtaining the same. United States Trademark and Patent Office. Fecha de sometimiento: 10 de abril de 2014. Fecha de publicación: 10 de marzo de 2016.

TÍTULO DEL PROYECTO DE CREACIÓN: Estudio de propagación de microorganismos benéficos de Tectona grandis: bacterias promotoras de crecimiento vegetal y hongos de micorrizas vegetales
TÍTULO DE LA PATENTE CONCEDIDA: Inoculante biológico para promover el crecimiento de especies forestales y método para su obtención
CREADORA PRINCIPAL: Lucía Ana Díaz Ariza
COCREADORES: Lina Marcela Morales Palencia y Juan Sebastián P. Beltrán Acosta
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2005-2019

La salud oral, clave en el cuidado cardiovascular

La salud oral, clave en el cuidado cardiovascular

¿Existe relación entre la salud oral y las enfermedades cardiovasculares? La respuesta es sí, y lo confirman las investigaciones que a finales de la década de los 90 inició el odontólogo Adolfo Contreras en la Universidad del Valle de Cali.

Las caries y las enfermedades periodontales –de las encías– son la principal fuente de consulta al odontólogo. Las primeras afectan los tejidos duros del diente, y las segundas, los tejidos de soporte. “Cuando hablamos de las enfermedades periodontales y las sistémicas hay una conexión a partir de las bacterias, ya que estas tienen la capacidad de entrar en la sangre, migrar a otros tejidos distantes de la boca y establecerse”, explica Sandra Milena Moreno Correa, docente del Departamento de Ciencias Básicas de la Salud de la Universidad Javeriana Cali.

Las bacterias también pueden desplazarse, migrar en las arterias y colonizar los ateromas, “estructuras que se van formando en los vasos sanguíneos y generan una oclusión que no permite que haya un adecuado flujo de sangre y que, por tanto, ocasionan infartos”, continúa la investigadora Moreno.

Esta investigación demostró la relación entre las enfermedades orales y las enfermedades sistémicas del cuerpo humano. “Mientras estudiaba odontología me uní al Grupo de Investigación de Medicina Periodontal de la Universidad del Valle, a cargo del profesor Contreras, para mostrar la evidencia que hay y poder ayudar al control y prevención de la enfermedad cardiovascular. Los primeros estudios se realizaron con pacientes con diabetes y artritis”, añade.


El rostro de la investigación

Rodrigo (nombre ficticio) era un paciente que padecía una diabetes difícil de controlar. Sus exámenes clínicos siempre marcaban registros altos de hemoglobina y sus dientes se estaban aflojando, razón por la cual consultó al odontólogo. Le diagnosticaron periodontitis y fue sometido a una cirugía, pues había perdido gran parte de la encía. Tras recibir tratamiento y controlar el foco inflamatorio e infeccioso en su boca, la diabetes mejoró. “El endocrinólogo estaba asombrado porque, pese a que el paciente era juicioso con el medicamento, no lograba bajar los índices de hemoglobina glicosilada y glicemia. Luego del procedimiento se le hicieron controles al mes, a los dos y seis meses, y se encontró que esos índices habían bajado”, cuenta la docente.

Como en ocasiones estos casos específicos no dan suficiente evidencia para demostrar que existe una correspondencia entre las enfermedades orales y las cardiovasculares, los médicos se apoyan en procesos de investigación en los que se selecciona una muestra para tratar de ver cómo se comportan esos fenómenos epidemiológicamente.

Para esta investigación se escogieron 30 pacientes que cumplieran las siguientes características: que fueran mayores de edad; que tuvieran un mínimo de tres dientes; que no hubieran recibido tratamiento periodontal ni limpieza dental al menos seis meses antes de la inclusión en el estudio; que no hubieran sido sometidos a tratamiento antibiótico continuo o inferior a tres meses, porque esto alteraba las bacterias que se quería identificar, y que, además, fueran candidatos a cirugía de reemplazo valvular.

A estos pacientes se les hizo una historia clínica odontológica completa antes de la cirugía, para evaluar el estado de sus dientes y tejidos de soporte. Se les tomó una muestra oral para cultivo macrobiológico y, durante la cirugía, se extrajeron las válvulas. Una parte de esa muestra valvular fue cultivada para analizar qué microorganismos la estaban colonizando y cuáles crecerían en el cultivo, y a otra parte se le extrajo el ADN con el objetivo de realizar la prueba molecular llamada ‘reacción en cadena de la polimerasa’ (PCR), que permite detectar las secuencias de ciertos genes bacterianos.


Entonces, ¿sí hay relación?

La investigación arrojó que los 30 pacientes tenían enfermedad periodontal de grave a severa y otros presentaban periodontitis, que implica la pérdida del tejido de soporte, de hueso, de ligamento periodontal y de dientes.

Así mismo, en los cultivos orales se encontró la presencia de patógenos causantes de la enfermedad periodontal. “Un 38 % de los pacientes fueron positivos para bacilos entéricos gramnegativos, que son bacterias provenientes de la flora intestinal. Aunque en un 3 % de las válvulas también encontramos estos bacilos, llama la atención que los pacientes que tenían positivas estas bacterias en la boca también las tenían positivas en las válvulas”, recalca Moreno.

Anteriormente, cuidarse los dientes se consideraba importante por temas de estética. Sin embargo, con esta investigación se identificó que este cuidado oral va más allá y que también puede evitar otro tipo de complicaciones en la salud, como preeclamsia, en el caso de las mujeres embarazadas. La invitación es también a que los pacientes diagnosticados con enfermedades cardiovasculares y crónicas, como diabetes o síndrome metabólico, tengan atención por parte del odontólogo.


Para leer más:

  • Moreno Correa, Sandra Milena. “Microbiota periodontal y microorganismos aislados de válvulas cardiacas en pacientes sometidos a cirugía de reemplazo de válvulas en una clínica de Cali, Colombia”. Biomédica 37, n.° 4 (2017): 516-525. DOI.

 


TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN: Microbiota periodontal y microorganismos aislados de válvulas cardiacas en pacientes sometidos a cirugía de reemplazo de válvulas en una clínica de Cali, Colombia
INVESTIGADORA PRINCIPAL: Sandra Milena Moreno Correa
COINVESTIGADORES: Freddy Moreno, Beatriz Parra, Javier Botero, Daniel Velásquez, Hugo Fernández, Sandra Alba, Sara Gallego, Gilberto Castillo y Adolfo Contreras
Grupo de Investigación en Ciencias Básicas y Clínicas de la Salud, Departamento de Ciencias Básicas de la Salud, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Javeriana Cali
Oficina de Investigación, Desarrollo e Innovación, Universidad Javeriana Cali
Grupo de Investigación de Medicina Periodontal, Universidad del Valle
Instituto de Investigaciones del Centro Médico Imbanaco, Cali
PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN: 2014-2015

Gracias a ciertos microorganismos, los guaduales ‘no lloran’

Gracias a ciertos microorganismos, los guaduales ‘no lloran’

La guadua no existiría si no fuera por los microorganismos que le permiten tomar los nutrientes que necesita para crecer. Muy probablemente lo mismo sucede con otras especies de plantas, pero la guadua es la que ha investigado la microbióloga javeriana Lucía Ana Díaz desde 2005.

“Lo que hacemos en el Grupo de Investigación de Agricultura Biológica es caracterizar los microorganismos benéficos asociados con distintas especies vegetales, entre ellas la Guadua angustifolia”, explica a Pesquisa Javeriana. “Queremos conocer la diversidad de los microorganismos asociados a la guadua, las actividades que cumplen y cómo podemos aprovechar ese potencial para su manejo y el de cultivos asociados a la especie”.

Guadua angustifolia.
Guadua angustifolia.

Y es que cuando uno oye a alguien decir que ‘tal planta fija nitrógeno’, la verdad es que no es ella la que lo hace sino las bacterias asociadas a sus raíces. Este tipo de microorganismo puede también estar dentro de los hongos que se alojan en las raíces de las plantas, llamados micorrizas. “Las bacterias que fijan nitrógeno se lo liberan al hongo, y como el hongo está dentro de la planta, se lo transfiere”, explica.

En Colombia hay 45 especies de bambúes leñosos, entre los que está la guadua. Casi la mitad del total se encuentra en la cordillera de los Andes por encima de los 2.000 msnm.

Así, el suelo de los guaduales colombianos, que generalmente es poco fértil no porque no contenga los nutrientes sino porque no están en la forma que las plantas los pueden asimilar, necesita de ciertos microorganismos que se los ponen ‘en bandeja de plata’. Al identificar aquellos que cumplen este crucial papel en los guaduales, se reduce la necesidad del uso de químicos.

A la profesora Díaz le encanta ‘sentir el suelo’: “Las raíces se entretejen entre toda la materia orgánica, vamos destapando todo hasta encontrar las que queremos”.
A la profesora Díaz le encanta ‘sentir el suelo’: “Las raíces se entretejen entre toda la materia orgánica, vamos destapando todo hasta encontrar las que queremos”.


El proceso en la naturaleza

¿Cómo hace un microorganismo para volver disponible un nutriente? “Depende del microorganismo, del nutriente y de la forma en que no está disponible”, explica la microbióloga Díaz, agregando que existen dos grandes grupos: los nutrientes que están en formas orgánicas y los que se hallan en formas inorgánicas pero no disponibles en la naturaleza. En el primer caso, “los microorganismos producen enzimas que degradan la materia orgánica, de donde salen los nutrientes y por tanto se vuelven disponibles para las plantas”.

En el segundo se da la solubilización de los nutrientes inorgánicos, como en el caso del fósforo, que “al pegarse con el hierro, el aluminio, el calcio, el magnesio, se precipita y nadie lo puede tomar”. En este momento entran a actuar los microorganismos produciendo ácidos orgánicos, como el cítrico, que solubilizan los nutrientes. “Y mientras los microorganismos van solubilizando o mineralizando, los hongos de micorriza aprovechan, toman lo que va quedando y se lo pasan derechito a la planta por la raíz”, continúa Díaz.

Infografía realizada por estudiantes javerianos.
Infografía realizada por estudiantes javerianos.

El V Simposio Internacional del Bambú y la Guadua se realiza del 18 al 20 de septiembre en la Universidad Nacional de Colombia.

Los investigadores han encontrado además que algunos de esos microorganismos tienen potencial medicinal. “Hay bacterias que pertenecen al género Pseudomonas con versatilidad metabólica, y dentro de esas actividades que cumplían estaba la producción de antibióticos y de otras sustancias antimicrobianas”, precisa Díaz, quien añade: “Esas mismas bacterias tienden a promover la producción de lignina en algunas estructuras de guadua aún en las etapas iniciales de cultivo. Por eso, ese tipo de bacterias nos parecen muy promisorias en el manejo no solo de plantas de la especie Guadua angustifolia sino de otro tipo de cultivos”.

Si no fuera por ese proceso de la naturaleza, la guadua no crecería erguida y fuerte en los guaduales del Eje Cafetero o de Cundinamarca, donde Díaz y su grupo han dirigido su estudio científico e identificado algunos de esos microorganismos benéficos.

Salida de campo

Profesores y estudiantes de la Pontificia Universidad Javeriana tuvieron la oportunidad de viajar a la finca El Bambusal, en la vereda La Esmeralda, Quindío, donde la ingeniera agrónoma Ximena Londoño dirige El Paraíso del Bambú y la Guadua, lugar académico y turístico que rescata todo el conocimiento sobre estas especies.

Juan Pablo Eslava, estudiante de comunicación y Juan David Andrade, estudiante de biología, reprodujeron en el siguiente ‘fotodiario’ su experiencia al visitar el lugar.

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