El dispositivo presenta canales microscópicos que imitan la porosidad de la tierra, y permite estudiar microorganismos que ayudan a fijar nitrógeno en cultivos como soja y maní. Objetivo: mejorar biofertilizantes y reducir el uso de agroquímicos.

Científicas y científicos de la Universidad Nacional de Córdoba, en cooperación con colegas de la Universidad Nacional de la Plata y de Chile, crearon un microchip con canales microscópicos que imitan los poros del suelo.

Se trata de un dispositivo que cabe en la yema de un dedo y permite observar algo clave para entender el comportamiento de las bacterias que fijan nitrógeno: cómo se mueven o “nadan” entre los diminutos grados de suelo.

Así, al estudiar esta movilidad, el resultado que puede lograrse es mejorar los biofertilizantes que se utilizan en cultivos como soja y maní, lo que a su vez representa un aporte de sustentabilidad, porque significa un menor uso de herramientas químicas.

EL MICROCHIP PARA VER “EN VIVO” A LAS BACTERIAS

El hallazgo fue publicado en una de las revistas de la editorial Nature en abril y la gran pregunta que ayuda a responder es cómo es que las bacterias y raíces de las plantas se acercan y unen para producir esta simbiosis que permite la famosa fijación biológica del nitrógeno.

Allí es donde entra en acción el microchip diseñado por investigadoras, investigadores y alumnos de la Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación (Famaf) de la UNC.

Gracias a este dispositivo descubrieron que las bacterias Bradyrhizobium diazoefficiens que cuentan con dos sistemas de flagelos (una especie de brazos/colas para “nadar”), no necesariamente se mueven mejor que las que tienen un solo sistema de movilidad, cuando están confinadas en los poros más pequeños que se forman en los suelos.

“Se creía que los flagelos laterales ayudaban a nadar en espacios angostos. Pero vimos que no: bajo confinamiento, nadan igual que las otras con un solo flagelo trasero. Tal vez esos flagelos sirven para otra cosa, como arrastrarse cuando el suelo se seca”, señaló Verónica Marconi, profesora e investigadora en la Famaf y el Conicet, dentro del Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG), al sitio Unciencia.

Y agregó: “Esto es un pasito, pero es un resultado importante que puede abrir muchas puertas para seguir. Los investigadores de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) estudian estas bacterias desde hace 30 años y es la primera vez que pueden verlas así en acción”.

CIENCIA, BACTERIAS Y BIOFERTILIZANTES

Marconi es experta en microfluídica, un área de la Física que ha generado importantes avances en biología y medicina en los últimos años. Se estudia el comportamiento de los fluidos en volúmenes diminutos, donde los líquidos y gases funcionan diferente que cuando utilizamos la manguera para regar o queremos llenar el tubo de GNC.

La investigadora trabaja en aspectos básicos de esta área desde hace años. En un viaje a Chile vio a la colega María Luisa Cordero trabajar en un dispositivo similar al creado por ella. “¡Eso se parece a un suelo!’”, dijo, y allí comenzó este desarrollo más aplicado.

La idea surgió de la UNC y la fabricación se realizó en conjunto con un laboratorio de Chile, que contaba con los equipos necesarios.

Cada microchip es más pequeño que la yema de un dedo y es transparente. En su interior tiene canales que imitan diferentes porosidades del suelo. Los canales pueden tener de ancho menos de un décimo del grosor de un pelo, esto es, 10 micras. Las bacterias del suelo miden una micra (1/100 el grosor del pelo).

Un ejemplo de lo diferente que se comportan los fluidos a esta escala: se necesitan horas para llenar cuidadosamente con una suspensión de bacterias los diminutos canales del microchip. Una vez llenado, con un microscopio se puede ver en vivo cómo se mueven las bacterias. Un software especial, desarrollado en Famaf, el biotracker, permite seguir el movimientos de los microorganismos.

UN CAMBIO EN EL ESTUDIO DE BACTERIAS

Hasta ahora, las bacterias eran estudiadas en tubos de ensayos y a escala macroscópica. Pero este dispositivo, creado a lo largo de 10 años de trabajo interdisciplinario, cambia las reglas del juego: permite verlas moverse en condiciones similares a las naturales.

“Nunca nadie había hecho un seguimiento así del movimiento de estas bacterias microconfinadas. Lo que existía era prueba y error: ponían bacterias en un tubo y se analizaban cuántas iban de un lado a otro. Era una caja negra”, graficó Marconi.

A partir de este conocimiento la ciencia podría realizar modificaciones genéticas en estas bacterias y producir mejores biofertilizantes. Así se podría reducir la aplicación de nutrientes químicos, que tienen un mayor impacto ambiental.

Anibal Lodeiro, investigador del Instituto de Biotecnología y Biología Molecular (Universidad Nacional de la Plata y Conicet) y tambien autor de la publicación científica, sumó que la mejor comprensión de la movilidad de las bacterias en el suelo puede guiar dos aspectos claves: la composición de los medios de cultivo en los cuales se hace crecer a la bacteria y cómo aplicar el inoculante en los cultivos.

“La manera en que se inoculan las bacterias determina cuánto tendrán que trasladarse en el suelo para alcanzar las raíces. Observamos que la inoculación en el surco de siembra es más favorable que la inoculación en las semillas, pero debe desarrollarse una tecnología de inoculación en el surco, cuyo costo no supere al de la inoculación en semillas”, explicó.

Más información: https://unciencia.unc.edu.ar/agronomia/investigadores-de-la-unc-crean-un-microchip-para-ver-como-nadan-las-bacterias-del-suelo/