Un equipo de investigadoras e investigadores de la Universidad Autónoma de Chile desarrolla una innovadora tecnología basada en microorganismos nativos y biopolímeros naturales para fortalecer la resiliencia del poroto común frente a la escasez hídrica. La iniciativa, denominada MICROPOLIS, combina biotecnología, ciencia de materiales y trabajo colaborativo con agricultores, para enfrentar uno de los mayores desafíos de la agricultura chilena en tiempos de cambio climático.
La escasez hídrica se ha convertido en uno de los principales desafíos para la agricultura en Chile. En regiones como Coquimbo, donde la sequía se ha prolongado por más de una década, los agricultores enfrentan cada temporada la incertidumbre de producir alimentos con menos agua, en suelos progresivamente degradados y bajo condiciones climáticas cada vez más adversas.
En este contexto surge MICROPOLIS (ANID ACEH250023), un proyecto liderado por la Universidad Autónoma de Chile que propone una estrategia distinta a las soluciones convencionales. En lugar de depender exclusivamente del mejoramiento genético de los cultivos o del aumento del riego, la iniciativa busca aprovechar el potencial de microorganismos beneficiosos capaces de ayudar a las plantas a tolerar el estrés hídrico, inspirándose en organismos que durante millones de años han evolucionado para sobrevivir en algunos de los ambientes más extremos del planeta.
La investigación es dirigida por la Dra. Aparna Banerjee, junto al Dr. Patricio Arce y un equipo interdisciplinario de especialistas en microbiología, química ambiental, fisiología vegetal y biotecnología. Su objetivo es desarrollar y validar bioinsumos microbianos encapsulados en hidrogeles biodegradables que permitan mejorar la capacidad del poroto común (Phaseolus vulgaris L.) para enfrentar condiciones de sequía, favoreciendo al mismo tiempo la salud del suelo.
Aprender de los microorganismos más resistentes de Chile
El origen de MICROPOLIS está estrechamente ligado a más de una década de investigación sobre microorganismos extremófilos provenientes de ecosistemas únicos del país, como aguas termales, desiertos, suelos volcánicos y la Antártica.
«MICROPOLIS nace de una pregunta muy simple: ¿podemos aprender de los microorganismos que sobreviven en los ambientes más extremos de Chile para ayudar a nuestra agricultura a enfrentar uno de sus mayores desafíos, la escasez hídrica?», explica la Dra. Banerjee.
Durante años, su equipo ha estudiado bacterias capaces de sobrevivir a temperaturas extremas, alta salinidad y otras condiciones ambientales adversas. Comprender esos mecanismos de adaptación abrió una nueva posibilidad: trasladar ese conocimiento hacia el desarrollo de soluciones para una agricultura más resiliente.
«Si estas bacterias son capaces de resistir ambientes tan adversos, ¿por qué no aprovechar ese potencial para ayudar a nuestros cultivos?«, agrega la investigadora.
¿Por qué el poroto? El protagonista del proyecto es el poroto común, porque es uno de los cultivos alimentarios más importantes para Chile y el mundo. Además de constituir una fuente esencial de proteínas vegetales, forma parte de la alimentación tradicional de miles de familias y posee un importante valor cultural y productivo. Sin embargo, también es uno de los cultivos más sensibles a la falta de agua.
«Cuando el poroto dispone de menos agua, disminuye su crecimiento, reduce la fotosíntesis, produce menos flores y vainas y, finalmente, disminuye su rendimiento«, señala Banerjee.
La elección responde también a una línea de investigación desarrollada por el laboratorio durante más de seis años, estudiando variedades nativas chilenas y su interacción con microorganismos beneficiosos. Esa experiencia permitió identificar al poroto como un modelo ideal para validar nuevas herramientas biotecnológicas que, en el futuro, podrían adaptarse a otros cultivos de importancia agrícola.
Un universo invisible bajo nuestros pies
El pilar científico del proyecto, es el uso de bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB), microorganismos que viven naturalmente alrededor de las raíces y establecen relaciones beneficiosas con las plantas.
Estas bacterias favorecen la absorción de nutrientes, producen hormonas vegetales, aumentan la disponibilidad de minerales, ayudan a proteger a las plantas frente a patógenos y fortalecen su respuesta frente a distintos tipos de estrés, incluida la sequía.
«Podemos imaginarlas como pequeños aliados invisibles. En lugar de reemplazar a la naturaleza, potenciamos una interacción que ya existe«, explica la investigadora.
Pero la relación entre plantas y microorganismos es mucho más compleja de lo que parece. Bajo el suelo existe una intensa red de comunicación química. Las raíces liberan compuestos que atraen microorganismos beneficiosos y estos responden produciendo moléculas que favorecen el crecimiento vegetal. Además, las bacterias se comunican entre sí, coordinan su comportamiento y forman biofilms, comunidades organizadas que se adhieren a las raíces, crean una capa protectora y favorecen la retención de humedad en torno al sistema radicular.
Precisamente, uno de los objetivos de MICROPOLIS es potenciar ese diálogo natural entre las plantas y su microbioma para fortalecer la resiliencia de los cultivos frente al déficit hídrico.
Hidrogeles que protegen a los microorganismos
Además del uso de bacterias beneficiosas, el equipo también desarrolla hidrogeles biodegradables elaborados con biopolímeros naturales y exopolisacáridos (EPS) producidos por microorganismos extremófilos. De manera que funcionan como una cápsula protectora que mantiene vivas a las bacterias durante el almacenamiento y su aplicación en el suelo, permitiendo una liberación gradual alrededor de las raíces y favoreciendo la retención de agua en la rizósfera.
La incorporación de polisacáridos provenientes de microorganismos adaptados a ambientes extremos, permite aumentar la estabilidad del sistema y prolongar su capacidad de hidratación, incluso bajo condiciones de alta evaporación. Esta tecnología será validada en laboratorio, invernadero y posteriormente en ensayos de campo junto a agricultores de la comuna de Paihuano, donde evaluarán variables como la germinación, producción de biomasa, eficiencia en el uso del agua y distintos indicadores de salud del suelo.
Ciencia que avanza junto al territorio
Uno de los aspectos más distintivos de MICROPOLIS es su componente de co-creación territorial. El proyecto se desarrolla en estrecha colaboración con la Municipalidad de Paihuano y agricultores del Valle del Elqui, buscando que la investigación responda a necesidades concretas del territorio y facilite posteriormente la transferencia de la tecnología.
«Los grandes desafíos no pueden resolverse desde una sola institución. La ciencia genera conocimiento, pero ese conocimiento solo adquiere verdadero valor cuando se construye junto a los territorios y responde a las necesidades reales de las comunidades«, sostiene Banerjee.
Para la investigadora, este modelo de colaboración representa el camino que necesita la ciencia para enfrentar desafíos complejos como la crisis hídrica y el cambio climático, integrando investigadores, autoridades locales, agricultores y organismos públicos en torno a un objetivo común.
Una plataforma para la agricultura del futuro
Aunque actualmente el proyecto está centrado en el poroto común, el objetivo es desarrollar una plataforma biotecnológica que pueda adaptarse posteriormente a otros cultivos de importancia para Chile, como tomate, maíz y otras especies. En el escenario de crisis climática, contar con tecnologías versátiles inspiradas en procesos naturales representa una oportunidad para fortalecer la resiliencia de distintos cultivos y avanzar hacia una agricultura sostenible.
Los héroes invisibles del planeta
Más allá del desarrollo tecnológico, la Dra. Banerjee espera que el proyecto contribuya también a cambiar la forma en que la sociedad percibe a los microorganismos.
«Siempre digo que los microorganismos son los héroes invisibles de nuestro planeta. Aunque no los vemos, sostienen prácticamente toda la vida en la Tierra. Favorecen la fertilidad de los suelos, participan en la producción de alimentos, ayudan a mantener el equilibrio de los ecosistemas y son aliados fundamentales para construir un futuro más sostenible«, afirma.
Para la investigadora, estos organismos también entregan una valiosa lección para enfrentar los desafíos ambientales del presente.
«Han sobrevivido durante millones de años porque cooperan, se comunican y se adaptan constantemente. Creo que la sociedad también puede aprender de ellos. La resiliencia y la colaboración serán claves para enfrentar el cambio climático«, concluye.
Con iniciativas como MICROPOLIS, la ciencia chilena demuestra que algunas de las soluciones más prometedoras para enfrentar la crisis climática podrían encontrarse precisamente en aquellos organismos invisibles que han acompañado la evolución de la vida durante millones de años. Aprender de ellos no solo abre nuevas oportunidades para una agricultura resiliente y regenerativa, sino también para valorar la extraordinaria biodiversidad microbiana que albergan los ecosistemas de Chile como una fuente de innovación para el futuro.
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