En un estudio publicado enActas de la Academia Nacional de Ciencias, investigadores de la Universidad Estatal de Utah y sus colegas internacionales han revelado nuevos hallazgos que podrían avanzar significativamente en la ingeniería genética de la fijación de nitrógeno en cultivos alimentarios. El equipo, dirigido por los bioquímicos Lance Seefeldt y Zhi-Yong Yang, descubrió un método simplificado que implica sólo siete genes clave que permiten que los cultivos de cereales como el maíz y el arroz conviertan el nitrógeno atmosférico en nutrientes utilizables.
Históricamente, el nitrógeno, esencial para el crecimiento de las plantas, se ha suministrado mediante fertilizantes sintéticos, un método que depende en gran medida del proceso Haber-Bosch desarrollado hace más de un siglo. Si bien es eficaz para impulsar la producción mundial de alimentos, este proceso requiere importantes insumos de combustibles fósiles y tiene una huella ambiental considerable. Por el contrario, la capacidad de los cultivos para fijar nitrógeno del aire utilizando únicamente la luz solar podría reducir drásticamente la necesidad de fertilizantes químicos y mitigar las emisiones de carbono asociadas.
Seefeldt y Yang, en colaboración con científicos de la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad Carnegie Mellon, se centraron en la integración de genes fijadores de nitrógeno en las mitocondrias y los cloroplastos de las plantas. Este enfoque permitiría a las plantas producir fertilizantes de forma independiente, transformando potencialmente las prácticas agrícolas, especialmente en regiones como África subsahariana, donde el acceso a fertilizantes sintéticos es limitado.
El avance también se extiende a la agricultura espacial, apoyando misiones de larga duración y posibles esfuerzos de colonización al proporcionar un método sostenible para cultivar en entornos extraterrestres.
Mientras el mundo se enfrenta al doble desafío del cambio climático y la creciente demanda de alimentos, esta investigación ofrece una vía prometedora hacia sistemas agrícolas más sostenibles y resilientes. El trabajo en curso del equipo busca refinar aún más las combinaciones genéticas necesarias para la fijación efectiva de nitrógeno en las plantas, con el objetivo de orquestar una sinfonía completa de actividad genética para una síntesis óptima de nutrientes.
