La biosfera comienza desde cero. Con la ayuda de bacterias fotosintéticas en los océanos, las plantas terrestres generan el oxígeno que necesitan los animales complejos. También hacen comida para todos los demás, pero no podrían hacer ningún trabajo sin mucha ayuda de sus asistentes unicelulares.

Hongos más hermosos

El sitio web Fauna & Flora International, campeones de la biodiversidad, publicó un artículo de Michelle Villenueve que llama la atención, no solo porque puede ayudar a prevenir la pérdida de tierras de cultivo, sino porque el héroe de la historia es muy pequeño. Ella comienza con el «conflicto» en la novela, el agotamiento de las tierras de cultivo debido a los fertilizantes químicos y la pérdida de nutrientes. Los pequeños agricultores, por tradición, tienden a talar los bosques para obtener nuevas tierras de cultivo después de que sus suelos se vuelven improductivos, o rocían fertilizantes químicos para extender el uso de la tierra existente. Ambas prácticas son insostenibles. La naturaleza tiene una mejor manera.

Alternativamente, es posible hacer que los nutrientes del suelo normalmente inaccesibles estén disponibles para las plantas. Esto se puede lograr de varias maneras, y un área de estudio emergente interesante es la asociación entre plantas y hongos. Como resultado, aproximadamente el 90% de las plantas con flores en todo el mundo mantienen una relación simbiótica con un hongo que coloniza los sistemas de raíces. El hongo amplifica y extiende el rango del sistema de raíces de la planta, lo que le permite absorber nutrientes del suelo previamente inaccesibles; a cambio, la planta suministra al hongo el carbono que necesita. Estas redes fúngicas mutuamente beneficiosas se denominan micorrizas, y ahora se cree que las asociaciones de micorrizas son las que originalmente permitieron a las plantas colonizar la Tierra hace 450 millones de años, ¡guau! [Énfasis añadido.]

La visión mítica de algo que ahora «es pensado» por ciertos evolucionistas que sucedió en el oscuro y remoto pasado podrían dar a la sra. Villenueve un asombro momentáneo. Sin embargo, a menos que querramos distraernos por un sub-complot, el verdadero asombro en la historia lo brinda la red fúngica. Las “micorrizas maravillosas” comprenden “las redes fúngicas que impulsan la producción de alimentos”, afirma su título. ¿Cómo trabajan? La respuesta es «de muchas maneras».

Donde existen asociaciones micorrícicas, se puede encontrar hasta un kilómetro de filamentos fúngicos por gramo de suelo. Esta red densa, capaz de explorar un volumen de suelo mil veces mayor que el alcanzado por las raíces, trae más macronutrientes a la planta: los mismos que encontrarás en los fertilizantes químicos más comunes. No solo eso, sino que las micorrizas también aumentan la capacidad de una planta para absorber micronutrientes vitales, como el zinc y el calcio.

Además de la mejora en la absorción de nutrientes, las micorrizas confieren poder bioprotector a sus plantas huésped. La red micorrízica forma un escudo protector contra las plagas y los patógenos transmitidos por el suelo, envolviendo las puntas de las raíces y protegiéndolas del ataque. Esto, a su vez, reduce la necesidad de la aplicación de pesticidas y fungicidas químicos.

Las plantas que disfrutan de una relación similar con los hongos son más saludables, más fuertes y están mejor protegidas que las rociadas con fertilizantes y pesticidas comerciales. Eso merece un gran ¡guau!. El artículo muestra una foto del suelo rico y oscuro en las raíces de una planta de maíz que crece en el suelo micorrícico.

El problema ahora es cómo motivar a los agricultores a usar el suelo asistido por hongos. Hasta ahora, implementar aerosoles químicos han sido menos laboriosos que las soluciones de micorrizas.

Aún así, hay esperanza en el horizonte. En los últimos años, el número de empresas agrícolas y nuevas empresas que realizan investigaciones en esta área se ha multiplicado rápidamente. Los biofertilizantes fúngicos y las semillas recubiertas de hongos se están generalizando y muestran una gran promesa de aumentos sostenibles del rendimiento en ensayos basados ​​en invernadero. Fauna and Flora International (FFI) espera continuar desplegando soluciones tradicionales y modernas en esta emocionante área emergente a medida que trabajamos hacia nuestros objetivos de conservación en asociación con las comunidades agrícolas.

Otra tecnología podría beneficiarse de las soluciones de la naturaleza. Hay otro pequeño ayudante que se aferra a las raíces de las plantas: las bacterias fijadoras de nitrógeno. Estas bacterias tienen enzimas llamadas nitrogenasas que guardan el secreto de romper las moléculas de dinitrógeno (N2), con sus enlaces triples resistentes, en formas que pueden combinarse con otras moléculas, como el amoníaco (NH3). Los sistemas artificiales para fijar nitrógeno, como el proceso de Haber – Bosch, requieren mucha energía, pero las bacterias lo hacen a temperatura ambiente. Según un artículo de enero de 2020 en el Plant Biotechnology Journal, aprender ese secreto podría conducir a una «revolución verde». El documento muestra el progreso en una etapa que está «allanando el camino para futuros estudios en la ingeniería de la fijación de nitrógeno», pero los ingenieros aún no están allí.

Enrutando la raíz

¿Alguna vez te has preguntado cómo las raíces encuentran su camino al agua? Quizás ver crecer las raíces en una exhibición de clase de ciencias o en una película documental ha provocado la pregunta. ¿Cuál es el sentido misterioso que provoca que los pelos de la raíz crezcan en la dirección del suministro de agua más cercano? Los científicos de la Universidad de Goethe hicieron la pregunta y buscaron pistas usando la microscopía de fluorescencia de hoja de luz.

Las plantas usan sus raíces para buscar agua. Mientras que la raíz principal cava hacia abajo, una gran cantidad de raíces laterales finas exploran el suelo por todos lados. Como informan los investigadores de Nottingham, Heidelberg y la Universidad Goethe de Frankfurt en la edición actual de «Nature Plants», las raíces laterales ya «saben» muy pronto dónde pueden encontrar agua.

La técnica de microscopio de alta tecnología permitió a Daniel von Wangenheim obtener imágenes de las células que se dividen en 3-D en un pelo de raíz. Por un lado, la raíz estaba expuesta al aire. Por otro lado, se expuso al agar con agua.

Para su sorpresa, descubrió que se formaron casi tantas raíces laterales en el lado del aire como en el lado en contacto con la solución nutritiva. A medida que siguió el crecimiento de las raíces con cada división celular en el microscopio, se hizo evidente que las nuevas células conducen la punta de la raíz en la dirección del agua desde el principio, lo que significa que si se hubiera formado una raíz lateral en el lado del aire, crecería en dirección a la placa de agar.

«Por lo tanto, está claro que las plantas primero extienden sus raíces en todas las direcciones, pero la raíz obviamente sabe desde las primeras divisiones celulares dónde puede encontrar agua y nutrientes», dice Daniel von Wangenheim, resumiendo los resultados. «De esta manera, las plantas pueden reaccionar de manera flexible a un entorno con recursos fluctuantes».

Puedes ver a von Wangenheim trabajando en un video resumen de los experimentos. «¡Se sabe que las raíces se ramifican hacia la disponibilidad de agua!» comienza el subtítulo. «¿Pero cómo?» Las micrografías son impresionantes, pero no está claro si la investigación respondió la pregunta. De alguna manera, las ramas laterales se dirigen hacia el agua desde la primera división celular. Es bueno saber la dirección a seguir antes de comenzar, pero ¿cómo lo hace una raíz ciega? El artículo del equipo en Nature Plants se titula «Plasticidad temprana del desarrollo de las raíces laterales en respuesta a la disponibilidad asimétrica de agua». En conclusión, «el entorno hidrológico externo regula la morfogénesis de la raíz lateral». ¿Pero cómo?

Llegamos a la conclusión de que la disponibilidad de agua externa influye profundamente en la formación de raíces laterales durante el surgimiento de órganos. Las raíces laterales son críticas para explorar grandes volúmenes de suelo en busca de nutrientes y humedad. Para adquirir agua de manera eficiente, las plantas han desarrollado mecanismos que conducen el crecimiento lateral de la raíz hacia la disponibilidad de agua externa.

Uh, ok ¿Pero cómo? ¿Las plantas «desarrollaron mecanismos» por diseño inteligente o por casualidad?

Parece que la «epistemología» de las plantas (cómo saben lo que saben) es superior a la del hombre y continuará eludiendo a nuestros científicos más brillantes durante algún tiempo. La «raíz» del problema es asumir que el azar ciego es capaz de producir fotosíntesis, redes micorrícicas, fijación de nitrógeno y optimización de búsquedas de agua. Los científicos del diseño, entendiendo el buen diseño cuando lo ven, podrían mejorar allanando el camino hacia una revolución verde.

Combinando diseño

Para un final alentador, mire el video publicado por BBC News que une el diseño de plantas con el ingenio humano. El resultado es transformar un sombrío campo de refugiados en un desierto jordano en una comunidad feliz y próspera. Este tipo de ciencia es buena para todos, y eso merece un gran «¡Guau!»

Crédito de la foto: Kyle Ellefson en Unsplash.

Artículo publicado originalmente en inglés por Evolution News