domingo, 23 de diciembre de 2018

¿Qué avances científicos se esperan para el año 2019?

Para celebrar el último artículo del blog del año, vamos a hacer un ejercicio de imaginación, os propongo 10 avances científicos que se esperan para el próximo año. Para ello, voy a seguir la línea editorial del blog, fijarme en lo que dicen la gente que sabe de ciencia. La revista Nature ha publicado un artículo de Elizabeth Gibney, en el cual estima 10 avances científicos que se esperan en 2019 (más un extra mío, con especial atención en la agricultura).


1. Nuevos descubrimientos en los polos

En enero se va a comenzar la mayor investigación conjunta de Estados Unidos y Reino Unido en la Antártida . Entre otros avances, van a utilizar submarinos autónomos y sensores pegados a focas para estudiar los efectos del cambio climáticos. Además, científicos europeos piensan perforar muestras de hielo de hasta 1.5 millones de años de antigüedad.


2. Grandes inversiones en ciencia

China podría superar en 2019 a Estados Unidos como mayor inversor en ciencia del mundo. Además la Unión Europea deberá ver cómo afronta el nuevo bloque de inversión que vendrá después del famoso H2020.

3. Más descubrimientos sobre el origen del hombre

Especialmente en las islas del sudeste asiático, donde se están intensificando los estudios arqueológicos desde el descubrimiento en 2003 de humanos parecidos a los hóbbit en la isla de Flores en Filipinas.

4. Paso del gran Colisionador de Hadrones al “Colisionador de Hadrones Lineal”

El año 2019 puede ser el año que comiencen los planes de construcción del sucesor del Gran Colisionador de Hadrones, GCH (en inglés Large Hadron Collider, LHC). De momento el único país que ha mostrado interés en su construcción ha sido Japón.

5. Modificación genética humana

Después del controvertido anuncio del nacimiento de los primeros bebés modificados genéticamente por He Jiankui hace unos meses, 2019 deberá ser un año en que se avance en este tema tanto científicamente como a nivel de normativa, que asegure la salud de los bebés.

6. Publicaciones científicas de libre acceso al público de forma gratuita


Es una demanda que cada día está calando más hondo en las revistas científicas, y que parece que está obligando a las principales revistas científicas a cambiar su modelo de negocio. Le tenemos mucho que agradecer a iniciativas del tipo de sci-hub, ojalá 2019 acabe siendo un año que el conocimiento científico sea accesible a todo el mundo sin depender de su poder adquisitivo. 

7. La “Biblia de la Bioseguridad”


La Organización Mundial de la Salud espera publicar en 2019 la mayor revisión de su Manual de Bioseguridad en Laboratorios, una guía donde se definirán las mejores prácticas para el manejo de patógenos como el Ébola.

8. Lucha contra el Cambio climático

Debido a que seguimos aumentando las emisiones de Carbono a la atmósfera, se va a lanzar el proyecto SCoPEx, un controvertido experimento en el cual se van a dispersar “plumas” de 100 gramos de un material “tipo tiza” a la estratosfera, con el objetivo de reflejar algunos rayos del sol y reducir la temperatura del planeta. 

9. Mayor conocimiento del efecto del Cannabis en la salud

Después de que Chile y Canadá legalizaran el consumo del Cannabis, Canadá (concretamente la Universidad de Guelph) va inaugurar el primer centro de investigación dirigido a la investigación del Cannabis.

10. Señales cósmicas

El mayor Radio-telescopio del mundo comenzará a funcionar en Septiembre a pleno rendimiento en China (con 500 metros de radio de apertura esférica). ¿Quién sabe qué podremos conocer acerca del universo gracias a este instrumento?

11. Mayores avances en el mundo de los Bioestimulantes agrícolas

Este último punto lo propongo yo, ya que se espera que a finales de 2019 se apruebe la normativa europea sobre Bioestimulantes agrícolas, que esperemos que regularice el sector y elimine del mercado a la gran cantidad de productos pseudocientíficos fraudulentos que únicamente confunden a los agricultores y dañan el sector.

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domingo, 2 de diciembre de 2018

Vivir rápido y morir deprisa, ¿o no? ¿De qué depende en el reino vegetal?

Aunque no seamos conscientes de ello, toda nuestra vida está muy influida, para bien y para mal, por los microorganismos que nos rodean. Cada día se va aprendiendo más y más sobre cómo nos afectan, desde las enfermedades que nos causan hasta de las que nos protegen, o la forma en que nos influyen en nuestra dieta o en nuestra salud mental.
Lo mismo ocurre con las plantas y los cultivos. La rizosfera, la parte de suelo más cerca de las raíces de las plantas (de la que ya hemos hablado en otros artículos de este blog) es uno de los ecosistemas más ricos del planeta, con una diversidad tan grande que aún no se conoce con precisión quien la habita ni como afecta a las plantas silvestres y los cultivos.
Varios grupos de investigación de Reino Unido, Alemania, Holanda y Estados Unidos acaban de publicar un artículo en la revista científica Science Advances en el cual demuestran cómo la diversidad de los hongos del suelo (tanto beneficiosos como patógenos) afecta al estilo de vida de las distintas especies de plantas que cohabitan en un ecosistema como la pradera.


¿Cómo lo han hecho?

Seleccionaron 14 especies distintas de plantas que suelen habitar las praderas en Reino Unido, y las sembraron en diferentes suelos durante 3 años seguidos. Después de estos tres años, observaron cómo los suelos cambiaban sus propiedades físico-químicas, especialmente la disponibilidad de nitrógeno (un compuestos básico para las plantas). Sin embargo, no parece que esta variabilidad fuera debida a las diferentes plantas, había otro factor que desconocían…
Entonces estudiaron la composición de microorganismos de cada muestra, clasificando los microorganismos en función de la cantidad de hongos patógenos y hongos beneficiosos (micorrízicos). Así pudieron observar que unas especies de plantas eran más propensas a atraer hongos beneficiosos y otras especies atraían más a los patógenos, lo que afectaba claramente a su crecimiento.
Entonces seleccionaron las semillas de estas plantas y las  hicieron crecer de nuevo en suelos esterilizados (sin microorganismos) y en los suelos donde previamente habían crecido otras especies con más o menos afinidad por hongos beneficiosos y patógenos. Así, pudieron ver que las plantas que crecían en suelos que previamente habían acumulado más microorganismos beneficiosos crecieron mucho mejor que en los suelos estériles.
También observaron que la especie, y más concretamente su modo de vida y la estructura de sus raíces afectaba mucho a la atracción de microorganismos beneficiosos o patógenos, y que esto influía directamente a todo su ciclo vital. Es decir, las plantas con raíces que crecen rápido, tienen raíces más finas que las de crecimiento más lento, esto atrae más a microorganismos patógenos, y hacen que mueran antes. En cambio, las plantas con crecimiento más lento, producen raíces más gruesas, facilitan ser colonizadas por hongos micorrícicos beneficiosos y viven mucho más tiempo, acumulando un 25% más de biomasa.

Conclusiones.

Este estudio nos muestra cómo los microorganismos del suelo afectan de forma fundamental a las plantas que lo habitan y a su forma de vida. Estos conocimientos nos ayudan a comprender mejor estas interacciones y cómo podemos desarrollar estrategias y productos agrícolas, como los bioestimulantes, que aporten a los cultivos una forma más eficaz y sostenible de mejorar los rendimientos de una forma saludable, reduciendo la necesidad de aplicación de fertilizantes químicos.
El artículo original lo pueden leer en inglés en este enlace.

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viernes, 10 de agosto de 2018

Maíz “con raíces en el aire” podrían reducir la necesidad de fertilizantes químicos.

El nitrógeno es el nutriente más importante para el crecimiento de las plantas. En la agricultura intensiva convencional este nitrógeno se aplica a los cultivos mediante fertilizantes sintetizados químicamente, con los graves peligros para el medioambiente que ello conlleva (grave riesgo de uso excesivo, eutrofización de aguas, gasto energético, etc.).
Por otra parte, es conocido que las raíces de las plantas están pobladas por miles de millones de microorganismos que pueden ayudarles a crecer mediante múltiples mecanismos, entre ellos la fijación del nitrógeno atmosférico (es decir, los microorganismos pueden “agarrar” el nitrógeno del aire y “meterlo” en las plantas. La asociación de este tipo mas utilizada en la actualidad es la de las leguminosas con los rizobios. De hecho, hoy en día la práctica más habitual es sustituir la fertilización nitrogenada por el recubrimiento de semillas con inoculantes con este tipo de bacteria (con los grandes beneficios económicos y medioambientales que esto supone). Un ejemplo de este tipo de productos lo pueden ver en este link.
Pero el problema viene en todo el resto de cultivos que no son leguminosas y que no se pueden asociar de forma natural con estos rizobios. Sin embargo, sí que se pueden asociar con otros microorganismos menos conocidos que también son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico. 
En esta línea de investigación, un grupo de investigadores de las universidades de California y Wisconsin, en Estados Unidos, han encontrado que unas variedades indígenas Mexicanas son capaces de conseguir el 29%-82% de su nitrógeno gracias a la fijación por los microorganismos que habitan en su raíces aéreas.

Imagen realizada por los autores del articulo (Allen Van Deynze et al. 2018) CC.

¿Cómo lo han hecho?

Han observado que en la Sierra Mixe (Oaxaca, México) hay unas variedades de maíz que tienen raíces aéreas (como en la foto). Pensaron que, al igual que las raíces “convencionales” que están en el suelo, también deberían contener una comunidad de bacterias interesantes.
Al identificar estas bacterias, observaron que había una gran cantidad con capacidad de fijar nitrógeno atmosférico. 
Ya que este maíz se cultivaba en tierras muy pobres y que no se le aplicaba fertilizante nitrogenado, sospecharon que las plantas debían recolectar el nitrógeno de otra manera, y podría ser gracias a estas bacterias.
Para averiguar si el nitrógeno de la planta procedía del suelo o del aire aplicar un método mediante isótopos de 15N2. El fundamento de este método reside en que en la atmósfera el isótopos 15N2 es mucho mas abundante que otros isótopos de nitrógeno, mientras que en el suelo es lo contrario. Por tanto, analizando los isótopos de nitrógeno que componen las plantas, se puede deducir de dónde procede el nitrógeno.
Mediante este método pudieron concluir que entre el 29% y el 82% del nitrógeno de las plantas, procedía de la atmósfera. Por tanto, considerando que las plantas no pueden fijar por si solas el nitrógeno atmosférico, hasta el 82% del nitrógeno de la planta lo obtienen gracias a las bacterias presentes en las raíces aéreas!!

Conclusiones

Esta investigación tan interesante nos deja muchas conclusiones, en primer lugar que los microorganismos de las raíces de las plantas tienen un potencial enorme para sustituir, o al menos complementar, la fertilización de síntesis química.
Otra interesante conclusión es que se podrían seleccionar variedades de cultivos que tengan mayor facilidad para interactuar con los microorganismos beneficiosas (en el caso del maíz, variedades con raíces aéreas que puedan albergar microorganismos que les ayuden a fijar nitrógeno atmosférico).
La selección de variedades teniendo en cuenta la compatibilidad con microorganismos beneficiosos puede ser una revolución agrícola con un impacto medioambiental extremadamente positivo.
El articulo original lo puede leer en este link.

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miércoles, 27 de junio de 2018

¿Las micorrizas protegen a las plantas de enfermedades? ¿Cómo?

La transcriptómica y la proteómica nos dan muchas pistas sobre cómo las plantas enferman y cómo las micorrizas las protegen

Las micorrizas son la asociación beneficiosa entre un hongo y una planta, de hecho, son tan beneficiosas que el 80% de las especies de plantas del planeta son capaces de formar esta sociedad. Por otra parte, todas las plantas sufren la amenaza de enfermedades provocadas por bacterias, hongos o virus. Es decir, las plantas se encuentran en medio de una batalla en la que tienen que asociarse con hongos y bacterias para luchar contra otros hongos, bacterias y virus. 
Es mucho lo que se ha avanzado en la agricultura para utilizar las micorrizas para aumentar la producción de los cultivos y luchar contra las enfermedades, pero aun queda mucho por aprender de estas infinitas relaciones.

¿Qué hemos hecho?

Un grupo de científicos italianos, franceses, alemanes y un español (concretamente yo 😊 ) hemos estudiado la relación del trigo con las micorrizas y una enfermedad (provocada por la bacteria Xanthomona) desde el punto de vista de la transcriptómica, la proteómica y la fisiología. Gracias a estas herramientas hemos demostrado que las micorrizas son capaces de proteger al trigo de enfermedades, y hemos descubierto varios mecanismos mediante los cuales esto ocurre. El artículo completo se acaba de publicar en la prestigiosa revista Scientific reports.


¿Cómo lo hemos hecho?

En primer lugar, sembramos varias plantas de trigo y le aplicamos esporas de un hongo para que colonizara la planta y formara las micorrizas. Una vez que comprobamos que la planta había sido micorrizada, provocamos una enfermedad a la planta, concretamente aplicando en las hojas una bacteria llamada Xanthomona translucens. 
Pasadas unas semanas observamos que las plantas que habían sido micorrizadas estaban mucho más sanas y mas grandes. Después de repetir este experimento varias veces, pudimos deducir sin lugar a duda que las micorrizas protegían a la planta de la enfermedad.
Entonces nos preguntamos por qué ocurre esto. Para ello utilizamos herramientas de transcriptómica y proteómica, es decir, analizamos la expresión de todos los genes y las proteínas que la planta produce con y sin hongo, y con y sin bacteria, tanto en las raíces como en las hojas.
Esto supuso un esfuerzo inmenso tanto a nivel de manejo de muestras, recolección de datos, trabajo bioinformático, así como de asimilación e interpretación de datos. Como ejemplo del inmenso trabajo, se obtuvieron unos 37 millones de lecturas (trocitos de genes) y se identificaron 2750 proteínas de cada una de las condiciones.
Con toda esta información pudimos conocer cientos de mecanismos moleculares que ocurrían dentro de la planta cuando esta era colonizada por la planta o atacada por la bacteria que provoca la enfermedad. 
Entre estos mecanismos se podía ver muy claramente que las plantas micorrizadas activaban gran cantidad de genes y proteínas en las raíces y las hojas relacionadas con la absorción de nutrientes, el metabolismo primario y el contenido aminoácidos. Esto explica por qué las plantas micorrizadas están mas sanas: porque “comen mejor”. Además pudimos explicar por qué las plantas micorrizadas se protegían mejor contra enfermedades: pudimos ver como muchos genes relacionados con la defensa de las plantas se activaban. Es decir, las micorrizas ayudan a que las defensas de las plantas se activen.
Pero no solamente estos genes se activaban, si no que muchos más lo hacían, como aquellos relacionados con las hormonas vegetales, como la biosíntesis del etileno o del jasmónico. Esta es una explicación de por qué las plantas micorrizadas presentan raíces más grandes.

Conclusiones

Gracias a esta investigación, hemos dado un poco de luz al fantástico mundo de las micorrizas y hemos aprendido cómo y por qué son tan beneficiosas para las plantas.
Esto abre un inmenso mundo de posibilidades en su aplicación en la agricultura, donde ya se han dado muchos pasos con productos comerciales que mejoran el crecimiento de los cultivos de forma natural, pero que aun queda mucho trabajo por hacer para llegar a más cultivos y con precios más competitivos.

El artículo completo lo puedes leer en este link.

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lunes, 9 de abril de 2018

Sobre lemures "nerds" y populares y gallinas optimistas

Rompiendo mi propia regla no escrita de un artículo por semana, esta vez voy a explicaros dos artículos científicos que me han hecho mucha gracia, pero que a la vez tienen su interés filosófico-científico. Ambas investigaciones han estudiado el comportamiento de animales, de forma que podamos aprender mucho de ellos.

En el primer caso, científicos en Estados Unidos han publicado en la prestigiosa revista Current Biology un estudio en el que observaron el comportamiento de lemures (concretamente la especie Lemur catta) un primate muy cercano a nosotros. En este estudio observaron que los lemures más listos y que mostraban sus conocimientos a los demás (como localizaciones de alimentos, nuevas soluciones a problemas o nuevas técnicas) formaban una red social mucho más extensa y fuerte a su alrededor. Es decir, hacen más amigos al mostrar su conocimiento a los demás.


En el estudio sobre las gallinas también nos acerca un poco a los animales, en este estudio publicado por un grupo de científicos suecos en la revista Scientific reports, nos explican como las gallinas también pueden ser optimistas o pesimistas, y que modifican su estado de ánimo en función del ambiente en el que viven. Deducen que aquellas gallinas que viven en ambientes favorables son capaces de mantenerse más optimistas cuando se enfrentan al estrés.

¿Como lo han hecho?


En el estudio de los lemures, estudiaron las relaciones sociales de los lemures, sus situaciones, su aprendizaje y comportamiento. Hicieron un estudio estadístico bastante complejo para realizar un modelo que predijera el comportamiento de estos lemures. Estas predicciones se basaron en la situación social de aquellos que aprendían  más rápidamente conocimientos que otros no tenían. A grandes rasgos lo que predijeron en este modelo era que los lemures que dentro de un grupo tenían más conocimientos y/o los adquirían más rápidamente, avanzaban más en la "sociedad lemurense" (esta ultima palabra me la he inventado para que nos entendamos). Esto además conlleva otros beneficios como más posibilidades de sobrevivir y de reproducirse.

En el estudio de las gallinas, debido a que preguntarle a las gallinas si se sienten optimistas o pesimistas resultaba demasiado complicado (yo diría que imposible), utilizaron métodos indirectos. Como los pollitos son capaces de distinguir entre blanco y negro, desde jóvenes se le enseñaron a distinguir entre dos comederos, uno con comida blanco y otro sin comida,negro. Cuando eran mayores se les enfrentaba al color gris, de forma que si ellos pensaban que el gris era como blanco, se consideraban optimistas, pero si lo consideraban como negro, pesimistas. Además midieron el nivel de dopamina (hormona que se suele considerar asociada a la felicidad). Se dividieron a las gallinas entre unas que crecieron en un ambiente relajado y en otras que crecieron en condiciones menos cómodas (con más frío, por ejemplo).  Cuando fueron mayores, se les hicieron algunas "perrererias" como ponerle musica "heavy metal" a 90 dB durante una hora o apagar y encender las luces de forma irregular (vale que para algunos lectores esto no seria tan malo, pero para una gallina... no veo a las gallinas muy metaleras). Entonces se les analizaron lo optimista o pesimistas que se sentían las gallinas. Y como ya he comentado anteriormente, parece que las gallinas que habían vivido en ambientes más placenteros solían ser más optimistas.

Conclusiones.

Aunque es complicado extrapolar sentimientos y comportamientos animales a los humanos, yo creo que estos dos estudios nos pueden dar bastantes lecciones y puede traer mucha discusión. ¿Debemos aprender de los lemures el hecho de que compartir el conocimiento te haga escalar en la pirámide social? ¿Los más inteligentes deben compartir su conocimiento, y esto te hará más prestigioso socialmente? ¿Debemos aprender de las gallinas que la gente más optimista puede serlo porque ha tenido una infancia más feliz?¿la educación y el entorno social influirá en la resiliencia al ser adulto? ¿Qué opinan?

El artículo completo de las gallinas lo podéis leer en este enlace y el de los lemures en este otro.


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lunes, 26 de marzo de 2018

Las plantas alimentan a “quienes quieren” y “cuando ellas quieren” .

Como ya he comentado en otros artículos del blog, la rizosfera del suelo es uno de los ecosistemas más ricos del planeta y con más potencial de ser explotando por el hombre en beneficio de la agricultura.  La rizosfera es la parte de suelo intrínsecamente unido a las raíces de las plantas (los milímetros de suelo que están “pegando” a las raíces). En esta zona conviven millones de microorganismos que se alimentan de los “deshechos” de la planta que “expulsa por las raíces”, y la planta se aprovecha de estos microorganismos de muchas formas (aprovechando su capacidad para solubilizar nutrientes, evitando que microorganismos patógenos le ataquen, etc.). Estas bacterias beneficiosas se han puesto muy de moda en los últimos años, en los cuales se han desarrollado toda una reciente industria floreciente de bioestimulantes agrarios que se aprovecha de estas bacterias beneficiosas para sustituir parte de los fertilizantes químicos por otros respetuosos con el medioambiente.
Sin embargo, aún se conoce muy poco sobre el inmenso potencial de la interacción entre estas bacterias y las plantas. Un grupo de científicos de Estados Unidos, Alemania, Nueva Zelanda y Francia acaban de publicar un importante descubrimiento sobre el tema en la prestigiosa revista Nature microbiology.
Han demostrado que la planta manipula las especies de bacterias que habitan su rizosfera a lo largo de todo de su ciclo de vida, y que lo hace a través de la emisión por las raíces de diferentes tipos de compuestos, para que crezcan los que mas le convengan a ella en cada momento.


¿Cómo lo han hecho?

El primer paso fue recoger suelo de la rizosfera de la planta “Avena barbata” en el “Hopland Research and Extension Center” al norte de California (Estados Unidos) y aislaron cientos de bacterias con medios de cultivos específicos. En estos medios se le aporta diferentes nutrientes para ver cuales crecen en unos medios o en otros. Por poner un ejemplo visual: si tienes muchos animales y les das de comer carne, solamente van a crecer los carnívoros, pero si les das hierba, solamente crecerán los herbívoros: algo así pero a escala microscópica. Entonces seleccionaron los grupos que crecían mas o menos en función de que la planta fuera desarrollándose.
Esta colección de microorganismos se la enviaron al Joint Genome Institute (JGI), para que secuenciaran sus genomas e identificaran las especies que crecían en cada momento.
Por otra parte, metieron las plantas en un cultivo hidropónico y analizaron mediante Espectrometria de masas los exudados (compuestos que expulsa) que producía la planta en diferentes fases del crecimiento. Una vez identificados estos componentes, se pusieron a crecer en ellos los microorganismos que se aislaron con anterioridad. 
Gracias a esto, observaron que la planta modifica los componentes que expulsa por sus raíces, y de esta manera  hace que crezcan mas o menos determinadas bacterias que le viene mejor que crezcan en cada etapa de su vida.

Conclusiones

Gracias a este estudio se ha confirmado la capacidad de las plantas de “criar” a las bacterias que más le conviene en cada momento de su vida. Esto tiene un potencial tremendo para la industria de los biofertilizantes y bioestimulantes, porque si sabemos como la planta manipula los microorganismos de la rizosfera podemos saber tanto lo que necesita la planta, como los microorganismos que le vienen mejor a la planta (para darle más de lo que más necesite y así aumentar su producción de forma natural).
El articulo completo lo pueden leer en este enlace .
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lunes, 12 de marzo de 2018

"Si queremos, podemos", o como la optimización mundial de la agricultura podría evitar las extinciones masivas

Es evidente que mientras siga creciendo la población, los ingenieros agrónomos y todas las personas relacionadas con la agricultura en todo el planeta tendremos que seguir investigando maneras de producir “más con menos” (más calidad y rendimiento con menos cantidad de químicos y en menos terreno)… e impactando lo menos posible en nuestro maltratado planeta.
El caso es que cada día los humanos destruimos la biodiversidad del planeta de forma exponencial (se calcula que entre 100-1000 veces lo que se extinguirían las especies sin los humanos) y es nuestra obligación el buscar maneras de evitarlo.
Un grupo de científicos alemanes han integrado la distribución y la información de hábitats de 20.000 especies de vertebrados junto con datos de uso de tierras agrícolas. Han calculado que si no se planifica correctamente la agricultura en todos los países del mundo hasta el año 2040, podemos quedarnos en un 11% de la biodiversidad que hay actualmente.

Han calculado que optimizando y coordinando el uso de la tierra nivel global, se podría evitar la pérdida del 88% de biodiversidad. Sin embargo, habría que coordinarse internacionalmente, lo que implicaría “ganadores y perdedores” en términos de desarrollo económico, seguridad alimentaria, soberanía alimentaria y conservación.

¿Cómo lo han hecho?

Han investigado los retos y oportunidades de la optimización de una “intensificación sostenible” de la agricultura en el contexto actual de os intereses nacionales con 3 objetivos fundamentales:
1) determinar la reducción de la biodiversidad que es debida a la intensificación de la agricultura.
2) investigar hasta que punto una coordinación internacional de la intensificación de la agricultura podría evitar esta pérdida de la biodiversidad
3)Identificar los “ganadores y perdedores” y cómo crear sinergias para que nadie pierda.
Partiendo de miles de datos datos económicos, de biodiversidad (considerando 19.978 especies de mamíferos, aves y anfibios) y agrícolas a nivel mundial desde el año 2000 en todo el planeta hicieron varios modelos matemáticos muy complejos.
En un siguiente paso calcularon la posibilidad de supervivencia de las especies en los diferentes campos de cultivo o sin cultivo, junto con el rendimiento de las zonas agrícolas. Calcularon la respuesta de las diferentes especies en los diferentes hábitats y a su posible cambio a tierras agrícolas, porque hay especies con más posibilidades de persistir a unos cambios que a otros.
Despues de realizar este complejo modelado repitieron esto 1.000 veces considerando diferentes parámetros, escenarios y diferentes posibilidades y respuestas, y además proyectando los diferentes escenarios hasta el año 2040.
Además estudiaron cual sería el mejor modelo de optimización de la agricultura para reducir la pérdida de biodiversidad, tanto considerando un país de forma aislada o en un escenario global. Vieron que si se estudiaban los países por separado, el país no perdería “poder agrícola” pero la biodiversidad no se mejoraría lo suficiente (un 66%), sin embargo si se realizara una estrategia a nivel mundial, se podría reducir la pérdida de biodiversidad a menos del 88%. El problema es que en este escenario habría países que saldrían perdiendo económicamente. De hecho, esta gran pérdida de la biodiversidad se podría llegar a evitar simplemente optimizando el uso del suelo agrícola en 10 países (como Brasil, China, India e Indonesia). Pero sería responsabilidad del resto de los países recompensar a éstos por el esfuerzo que ellos harían a favor de todo el planeta.

Conclusiones.

Este artículo, que pueden leer completo en este link, demuestra que está en nuestra mano parar el destrozo que estamos haciendo en el planeta de una forma tan sencilla (o tan difícil) como ponernos todos de acuerdo, organizar nuestra agricultura y optimizar las políticas agrícolas a nivel mundial. Es decir, que querer es poder.

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miércoles, 24 de enero de 2018

Los microorganismos naturales del suelo como herramienta para combatir la sequía

No es la primera vez que hablamos de las bacterias beneficiosas PGPR en este blog (en este enlace explico detenidamente lo que son), pero resulta que son una herramienta con un potencial, tan impresionante para la agricultura, que hay muchísimas aplicaciones que se descubren cada día y de las que hay que hablar (y no lo digo porque sea especialista en el tema, ¡je, je!). Además, durante los últimos años, todas las empresas del sector se han lanzado a investigar productos basados en este tipo de bacterias, no solamente por sus beneficios agrícolas y medioambientales, sino porque la normativa española ya tiene un marco legal (con el Real Decreto 999/2017 que regula los fertilizantes con microorganismos) y la europea saldrá los próximos meses.

Además, el cambio climático está produciendo sequías cada vez más largas y graves, por lo que los investigadores del sector tenemos que buscar herramientas para combatirlo. En este blog hemos explicado algunas nuevas investigaciones que se han llevado a cabo recientemente, como el uso de micorrizas (cuyo enlace puedes leer aquí) o del silicio (aquí puedes leerlo) o de precursores de la Trehalosa (aquí el enlace). Incluso os conté el estudio de las plantas de la resurreción.

En este caso quisiera explicaros una investigación canadiense que acaban de publicar en la prestigiosa revista PNAS en el cual han demostrado que ciertas bacterias pueden ser utilizadas para ayudar a las plantas a combatir la sequía.

¿Cómo lo han hecho?


Han estudiado los microorganismos que pueblan la rizosfera (la parte de suelo unido a la raíces de las plantas) y la bacterias que habitan dentro de las plantas (llamadas endófitas) de 30 plantas angiospermas (plantas con flor) en condiciones de sequía y en condiciones normales de humedad. Han identificado qué bacterias había en cada una de las condiciones y la abundancia de éstas. Esto conlleva un complicado trabajo bioinformático que se puede leer en el artículo original en este enlace.

En este análisis vieron que según la especie de planta, su rizosfera (y sus bacterias endófitas) tenían una población de microorganismos diferente. Y cuando se sometía a la planta a condiciones de sequía distintas, la planta seleccionaba microorganismos distintos para afrontar la sequía en mejores condiciones.

Además han identificado que un tipo de bacteria que vive en el interior de la planta, llamado Actinobacteria, se asocia a una resistencia a la sequía. Es decir, en las plantas que mejor se adaptan a la sequía, estaba siempre presente este tipo de bacteria. Esta bacteria se podría utilizar para aplicar a cultivos en peligro de sequía.

Conclusiones.


Este es un ejemplo más del increíble potencial que tienen los bioestimulantes microbianos, y más concretamente los microorganismos para su aplicación al mundo agrícola. Solo es cuestión de tiempo en que la aplicación de microorganismos beneficiosos (más allá de los ya conocidos y eficaces rizobios y las micorrizas) forme parte de la práctica habitual en las explotaciones agrícolas.
Las empresas que más inviertan en I+D+i en el sector serán las mayores beneficiadas.

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martes, 16 de enero de 2018

Encuentran una respuesta al gran éxito de las plantas con flores

La rápida aparición, dispersión y diversificación (hablando en una escala evolutiva de miles de años) de las plantas con flor durante el cretácico se ha considerado un gran misterio durante muchos años. Es decir, hasta ahora no se entendía por qué el paso evolutivo de helechos y plantas gimnospermas (sin flor, tipo pino, abeto, etc.) a angiospermas (las plantas con flor) tuvo tanto éxito para estas últimas, desplazando a helechos y gimnospermas en la mayoría de hábitats. Aunque una de las teorías para explicar la gran diversidad de éstas ha sido que han co-evolucionado con los polinizadores, ésta no ha convencido a la mayoría de los científicos que dudan que esta sea la única causa.
Por ello, investigadores de las universidades de Yale y San Francisco en Estados Unidos, han desarrollado otra teoría, demostrándola con datos. 

¿Cómo lo han hecho?

Ellos explican que el éxito de las plantas con flor es debido a que éstas pudieron desarrollar hojas con estomas (células de las hojas especializadas en el intercambio de gases) mucho más pequeños, redes de “venas” más ramificadas en las hojas, lo que permitió mayores índices de transpiración, fotosíntesis y crecimiento. 
¿Y cómo pudieron hacer esto este grupo de plantas? Estos investigadores explican que lo pudieron hacer porque las plantas con flor comprimieron su genoma a lo largo de la evolución, haciéndolo más pequeño y permitiendo células más pequeñas y, por tanto, más óptimas.



Estos científicos han utilizado una combinación de estudios anatómicos, citológicos (referentes a las células), modelado de transporte de agua y de intercambio de gases entre hojas y atmósfera. Gracias a esto han aportado evidencias muy fuertes que demuestran que el éxito y rápida dispersión de plantas con flor a lo largo de todo el planeta ha sido debido a la reducción del tamaño de su genoma.
Han estudiado más de 400 especies de helechos, gimnospermas y angiospermas y han demostrado que esta reducción del genoma fue un requisito imprescindible para las altas tasas de crecimiento entre las plantas terrestres. Las especies con genoma más pequeño, tienen estomas más pequeños y más abundantes y mayor densidad de venas. Esto les ha permitido, además, a estas células más pequeñas, una mejor adaptación a las condiciones ambientales.
Es decir, las plantas con flor pudieron triunfar porque redujeron su genoma y así hicieron células más pequeñas y más optimas.

Conclusiones.

Este estudio resuelve una de las preguntas más importantes de la biología vegetal de la actualidad, sin embargo, como casi siempre en la ciencia, abre otras cuestiones aún sin resolver: por ejemplo: ¿por qué las angiospermas pudieron empaquetar el genoma y el resto de grupos de plantas no pudieron? O, si las angiospermas se han adaptado al medio ambiente mucho mejor, ¿por qué en algunas zonas del planeta han podido resistir tan bien las gimnospermas sin llegar a extinguirse?
El estudio original en inglés lo pueden leer en este link.

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miércoles, 10 de enero de 2018

“Wearable” para plantas, una posible solución para un mayor seguimiento de los cultivos

Uno de los retos más importantes en el sector de la nanotecnología es hacer dispositivos lo más versátiles, flexibles, resistentes y baratos posible. Pero parece que el manejo de los nanomateriales, con especial atención en el grafeno, puede ser más complicado de lo que se esperaba, y el futuro que nos prometían hace muchos años que nos iban a inundar con dispositivos basados en grafeno, se está retrasando un poco.


En el caso de que lo consigan (mejor dicho, “cuando” lo consigan, porque es un hecho que lo van a conseguir tarde o temprano) el sector de la agricultura deberá estar muy atento, porque los nanomateriales y nanosensores tienen un potencial agrícola inmenso ( tal y como podéis leer en este otro post sobre las e-Plants o plantas electrónicas) .
Sin embargo, parece que la aplicación a la agricultura de estos nanosensores no está tan lejos, un grupo de investigadores de Iowa (de los departamentos de de agronomía y de electrónica) han conseguido un método simple y versátil para estampar y transferir nanomateriales basados en grafeno en varios tipos de cinta para fabricar sensores flexibles a microescala, y lo han publicado en la prestigiosa revista “Advanced materials technologies” (que lo ha elegido para su portada, que podéis ver al final del artículo). Es decir, si consiguen desarrollar esto, podrían “estampar” “pegatinas de grafeno” en hojas de cultivos para medir cientos de parámetros a bajo coste (como transpiración, humedad, temperatura…).

¿Cómo lo han hecho?

El método consiste en aplicar grafeno mediante una técnica de drop-casting (o fundición en una gota al caer) en una superficie de polydimethylsiloxane (PDMS), en el que previamente se han realizado unos patrones. Entonces se aplica una sencilla Cinta adhesiva “Scotch” para eliminar el exceso de grafeno. Una vez eliminado el exceso de grafeno se aplica el grafeno “empatronado” en una cinta para pegarlo a cualquier superficie.

Conclusiones

Este artículo solamente explica el método para realizar estos microsensores de grafeno, pero parece ser que lo han aplicado a plantas con resultados muy prometedores. Si este método es tan simple y barato como prometen (ya está en proceso de patente), puede ser toda una revolución en el sector agrícola, ya que podríamos llenar nuestros campos de estudio de “wearables” con los que conseguiríamos muchos más datos y mucho más precisos.

El artículo completo lo pueden leer aquí en inglés en la revista.

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miércoles, 3 de enero de 2018

Variedades de cultivos mejoradas en menos tiempo gracias al “speed breeding”

El crecimiento de la población mundial y el cambio climático son las amenazas más importantes para la seguridad alimentaria en el planeta. Para afrontar estas amenazas, una de las herramientas que tenemos es la obtención de variedades más productivas, que resistan más a las sequías, etc. En la revolución verde entre 1960 y 1980 (iniciada por el premio Nobel de la paz Norman Borlaug) se consiguió desarrollar variedades de trigo, maíz y arroz, principalmente, más resistentes a los climas extremos y a las plagas, capaces de alcanzar altos rendimientos por medio del uso de fertilizantes, plaguicidas y riego.
Pero desde entonces no ha habido otro salto con estas dimensiones que nos permita afrontar los nuevos retos. Por ahora se tarda más de 4-6 generaciones (una vez seleccionadas las líneas parentales) en estabilizar una nueva variedad. Considerando que no se pueden conseguir más de 1-2 generaciones por año, es prácticamente imposible conseguir una mejor variedad en menos de 10-15 años en función de la especie (tiempo insuficiente debido a la aceleración de los cambios climáticos actuales y la velocidad con la que se expanden las plagas en este mundo globalizado).
Investigadores ingleses y australianos del John Innes Centre, University of Queensland y University of Sydney han publicado el día 1 de enero en la prestigiosa revista Nature plants un nuevo método que han llamado “speed breeding” que consigue reducir estos tiempos de forma espectacular.


¿Cómo lo han hecho?

Para evaluar diferentes métodos de crecimiento de las plantas, probaron a crecer trigo duro, trigo panadero, cebada y la planta modelo de cereales Brachypodium distachyon en diferentes condiciones en un invernadero controlado. Normalmente se usa un periodo luz/oscuridad diario (llamado fotoperiodo) de 12 horas de luz y 12 de oscuridad, consiguiendo unas 3 generaciones al año. Cuando probaron un fotoperiodo de 22 horas de luz al día con solamente 2 de oscuridad y aumentando la temperatura, las plantas crecieron mucho más rápido, obteniendo hasta 6 generaciones al año (¡el doble!).
Además, una vez que la espiga ya estaba formada, en lugar de esperar 15 días a que madurara de forma natural, la metieron en una estufa con calor. Así, consiguieron reducir el tiempo de madurez de la espiga de 15 días a solamente 3 días.



Para comprobar que esto no afectaba a la estabilidad genética de las plantas que se crecían con estas nuevas condiciones, analizaron varios genes de las plantas crecidas con este “speed breeding”. No apreciaron ningún problema genético en las plantas crecidas de esta forma.
En el artículo, los autores afirman que esta nueva técnica es muy probable que sea aplicable a otras plantas que responden al fotoperiodo como el girasol, pimiento o chile o rábano (entre otras).


Conclusiones

Con este método han podido conseguido 6 generaciones por año en trigo, cebada, garbanzo y guisante, entre otras. Esto es toda una revolución ya que se podrían conseguir nuevas variedades en una tercera parte del tiempo que antes (que son muchos años).
Además, esto supondrá que los investigadores consigan variedades mejores más rápidamente, no solamente de los típicos cultivos (como arroz, trigo, maíz..) sino de aquellos con una mejora más complicada y que, por tanto muchas veces no han conseguido llegar al gran mercado tan fácilmente.
El artículo completo lo pueden leer en este enlace.

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