El objetivo de este proyecto era encontrar bacteriófagos capaces de limitar o reducir la presencia de bacterias del género "Nitrosomonas" , ya que así quedaría más nitrógeno disponible para las plantas y el proceso de fertilización sería más efectivo y ecológico
Un estudio de la Fundación Bosch i Gimpera, llevado a cabo en colaboración con la empresa Fertinagro Biotech, ha identificado y aislado por primera vez un virus bacteriano (también llamado bacteriófago o fago) que es capaz de eliminar bacterias del género Nitrosomonas, un tipo de bacterias que reducen la eficacia de los fertilizantes. La aplicación de fagos contra estas bacterias es una estrategia sostenible y ecológica que permite optimizar el uso de los fertilizantes, ya que se puede reducir la cantidad utilizada y disminuir así los efectos perniciosos del exceso de estos productos sobre el medio ambiente. El trabajo, publicado en la revista The ISME Journal, del grupo Nature, ha sido liderado por la Dra. Maite Muniesa, catedrática e investigadora del Grupo de Investigación de Microbiología de Aguas Relacionada con la Salud (MARS) de la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona. El Dr. Pablo Quirós, investigador del mismo grupo de investigación y del Departamento de I+D+i de Fertinagro Biotech, es el primer autor del artículo.
Bacterias que dejan a las plantas sin nitrógeno
Las bacterias del género Nitrosomonas son un tipo de bacterias oxidantes del nitrógeno que están presentes en suelos agrícolas y se alimentan de un elemento clave de los fertilizantes, el nitrógeno en forma de amonio o nitrato. Estos microorganismos dejan a las plantas sin nitrógeno disponible, por lo que los agricultores se ven obligados a añadir mayor cantidad de fertilizantes, además de utilizar otros productos químicos inhibidores del crecimiento de estas bacterias, con importantes efectos contaminantes. “El exceso de fertilizantes afecta también a la fertilidad del suelo y lo contamina, y esta contaminación llega a las aguas subterráneas y a los acuíferos, e incluso genera gases contaminantes que acabarán en la atmósfera”, explica la Dra. Muniesa.
El objetivo de este proyecto de colaboración público-privada era encontrar bacteriófagos capaces de limitar o reducir la presencia de estas bacterias del suelo, ya que así quedaría más nitrógeno disponible para las plantas y el proceso de fertilización sería más efectivo y ecológico. “El bacteriófago es totalmente sostenible, porque es un virus que se encuentra en suelos agrícolas, y por tanto no habría que utilizar inhibidores químicos añadidos”, argumenta la investigadora. Y añade: “Los fagos actúan como cualquier otro virus: entran en la bacteria y secuestran la maquinaria para hacer copias de sí misma, que una vez generadas acaban lisando la célula bacteriana para salir de ella. Además, dejan de generarse nuevos fagos cuando ya no quedan bacterias por infectar”.
Unas bacterias escurridizas
Los investigadores recogieron muestras de tierras agrícolas de diferentes lugares para tratar de aislar virus capaces de infectar nitrosomonas. Uno de los retos del proyecto ha sido conseguir hacer crecer estas bacterias oxidantes del nitrógeno en el laboratorio, ya que con estos microorganismos tan escurridizos los métodos habituales no funcionan. “Para encontrar el fago, primero hay que conseguir y hacer crecer al huésped, es decir, la bacteria que debe ser infectada, y así poder aislar al virus. En este caso, las nitrosomonas no crecen bien con las técnicas que tenemos a nuestro alcance, por lo que ha sido un proceso muy difícil, que finalmente hemos conseguido utilizando cultivos en medio líquido”, destaca la investigadora.
Un virus generalista que infecta a diferentes bacterias
Durante la investigación, los investigadores consiguieron aislar cuatro fagos potenciales; a continuación, una vez analizados los fagos y comparados sus genomas, resultó ser un mismo virus, que llamaron ɸNF-1. “Con cuatro experimentos independientes con tierras de cuatro suelos agrícolas diferentes obtuvimos el mismo virus, y por tanto creemos que debe ser el más abundante en el exterior”, explica la investigadora.
Además, los resultados muestran que este fago funciona muy bien con diferentes especies de nitrosomonas y que también infecta a otras bacterias oxidantes del nitrógeno. “En los suelos raramente hay un solo tipo de bacteria; por tanto, si sabemos que este fago afecta a diferentes poblaciones, esto nos permitirá aplicarlo a más lugares. Es decir, cuanto más generalista sea el fago, más opciones habrá de que funcione bien en distintos tipos de suelos”, destaca la Dra. Muniesa.
Nuevo proyecto para testar la efectividad del fago en suelos agrícolas
La investigación sobre este prometedor bacteriófago sigue en marcha con un nuevo proyecto de colaboración público-privada de tres años de duración, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, que tiene como objetivo estudiar la efectividad del fago ɸNF-1 en condiciones reales. En el proyecto también participa, además del equipo de la Universidad de Barcelona y Fertinagro Biotech, el Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura (CEBAS-CSIC). “El objetivo es aplicar el producto en un entorno real para comprobar sus efectos sobre las nitrosomonas, pero también descartar que no destruya otras poblaciones, es decir, que no sea demasiado generalista y cambie la microbiota del suelo”, explica la Dra. Muniesa.
Pese al potencial del nuevo bacteriófago, la investigadora alerta de que todavía queda tiempo para que llegue al mercado. “Aún quedan por definir aspectos clave, como la forma de producir mayor cantidad y la dosis o la conservación adecuadas. Cuando tengamos todo esto, la idea sería añadir los fagos a los paquetes de fertilizantes para que sea un producto más óptimo, pero todavía nos queda mucho trabajo por hacer”, concluye.
