La lucha de José Manuel Estévez, el científico que estudia cómo las bacterias pueden ayudar a los tomates, el trigo y otras plantas agrícolas a resistir la sequía

Una bacteria que vive en las raíces de las plantas y hace que sobrevivan en sequía. Eso es, en simple, lo que revela un estudio del Centro de Biotecnología Vegetal de la Universidad Andrés Bello y del Instituto Milenio iBio, equipo del que es parte José Manuel Estévez.

Estévez creció rodeado de las orquídeas que su madre cultivaba, mirando siempre con curiosidad el mundo de las plantas. Por esto, su camino hacia las Ciencias Biológicas con orientación en Botánica en la Universidad de La Plata se sintió natural. 

En 2004 se tituló de Doctor en la Universidad de Buenos Aires. Sin embargo, su gran “momento eureka” como él lo denomina, es cuando entró al laboratorio del Dr. Chris Somerville en la Carnegie Institution de la Universidad de Stanford y la Universidad de California, Berkeley. Ahí, estudiando una proteína, se detuvo a mirar las raíces, y no dejó nunca de hacerlo. Ha sido su campo de estudio por más de 20 años. 

Este año un equipo internacional de investigadores, en el que participa Estévez, descubrió que una bacteria que vive dentro de las raíces puede ayudar a las plantas a enfrentar condiciones de sequía. El estudio, publicado en Nature Plants, identificó que la bacteria “Flavo98” estimula el desarrollo de raíces laterales y, especialmente, de pelos radicales, pequeñas extensiones que aumentan la superficie de contacto de la raíz y facilitan la absorción de agua y nutrientes. Este efecto se observó en distintas especies, entre ellas trigo, tomate, colza, camelina, entre otras. 

La investigación permitió además identificar parte del mecanismo molecular que explica este fenómeno: la presencia de la bacteria promueve el crecimiento de los pelos radicales incluso bajo escasez de agua. Aunque los estudios se realizaron en condiciones controladas y todavía es necesario validar su funcionamiento en distintos suelos, climas y comunidades microbianas, los resultados abren la  posibilidad de estudiar esta bacteria como un futuro bioinsumo para cultivos expuestos a sequía. 

El Dr. Estévez llegó desde Argentina a la Universidad Andrés Bello como profesor invitado y sigue hasta la actualidad vinculado a la UNAB, en el Centro de Biotecnología Vegetal. 

Conversó con The Clinic sobre su pasión por la botánica, las raíces, y cómo le transmite su pasión por la ciencia fundamental a los estudiantes de la Universidad Andrés Bello. 

—¿Cuál fue el descubrimiento de la última investigación? 

—En el laboratorio queremos entender cómo funcionan las raíces de las plantas para poder generar plantas que sean más tolerantes al estrés ambiental. Encontramos una bacteria que se llama Flavobacterium (Flavo98), capaz de darle más tolerancia a la sequía a plantas de trigo, tomate, a varios tipos de plantas y lo hace asociándose con las raíces y haciendo que generen más estructuras llamadas pelos radicales, que es lo que estudiamos en el laboratorio. Son importantes porque es donde se produce la entrada de agua y nutrientes a la planta, junto con la interacción con los microorganismos del suelo.

—¿Y qué podría significar la investigación para el campo?

—El tema del cambio climático es cada vez más importante, especialmente en lo que refiere a la seguridad alimentaria. Es clave en la agricultura del futuro poder generar cultivos más resilientes, por ejemplo, a la sequía, a la sal, al estrés por temperatura, a la exposición a patógenos, etcétera, cualquier tipo de perturbación ambiental, porque va a haber que producir más alimentos con menos nutrientes, con menos tierra. Entonces, creemos que las raíces tienen un potencial biotecnológico muy grande y que no ha sido muy explotado porque no se ven.

 —¿Cómo empezó la investigación? ¿Tenían una teoría, una hipótesis? 

—Esta idea empezó con nuestros colaboradores en Holanda y Alemania, donde ellos aíslan esta bacteria de un médano, cerca de un ambiente costero que tiene alta irradiancia UV, amplitudes térmicas, poca agua. Es un ambiente de selección donde la bacteria ya estaba  adaptada a ambientes extremos.

Entonces, lo que se ha hecho es empezar a aislar bacterias, por ejemplo, desde la puna o de la Antártida, para tratar de utilizar esos metabolismos tan extremos para conferirle propiedades nuevas a las plantas. A partir de eso, tenía sentido que cuando la testeamos en el laboratorio fue super buena en darle tolerancia a la sequía. 

—Uno suele pensar que las bacterias pueden enfermar a las plantas, ¿qué tan común es que, por el contrario, los microorganismos que viven en sus raíces las beneficien?

—Dentro del mundo de las bacterias, que es muy diverso, hay bacterias que son benéficas, y algunas pueden ser patógenas. No es todo lo mismo. Lo que nosotros buscamos son bacterias promotoras del crecimiento vegetal, es decir, un grupo de bacterias que promueven el crecimiento de las plantas. Lo que se está haciendo ahora es no solo utilizar bacterias individuales, sino lo que se llaman consorcios bacterianos, que serían asociaciones, porque las haría más resilientes y se podrían adaptar mejor a nuevos ambientes, a nuevos suelos, donde ya hay otras bacterias. Entonces, también tienen que entrar en un equilibrio con el ecosistema endógeno que ya estaba ahí.

—¿Se esperaban los resultados de la investigación? ¿Qué fue lo que más le sorprendió? 

—Nos sorprendió que la Flavo98 activa genes en la raíz que normalmente no se prenden. Si hubiéramos hecho el estudio con la raíz y la sequía solamente, no hubiéramos entendido que hay nuevos mecanismos que la planta usa para tolerar mejor la sequía y eso lo posibilita la bacteria, porque la bacteria al entrar en contacto con la raíz activa determinados genes de determinadas vías de señalización, y reveló algo nuevo, que no se había visto antes. Este tipo de estudios tienen esa ventaja, que permite encontrar cosas nuevas que hasta ahora no sabíamos. 

—¿Esta capacidad de resistir mejor la sequía es una adaptación reciente frente a ambientes más áridos, o es una característica que las plantas ya tenían y que recién ahora estamos entendiendo?

—Yo creo que esta bacteria en sí, ya ha evolucionado en ambientes complejos como este, como la que te contaba del médano cerca del mar, donde no hay agua, tienen un montón de estrés ahí. Entonces la bacteria en sí ya estaba bien adaptada. Yo creo que la ganancia acá es que esté cerca de los cultivos, porque eso hace que le pueda conferir a las plantas una mejor adaptación al estrés ambiental.

—¿Y están estudiando esto en otros ambientes?

—En el laboratorio estamos empezando a estudiar bacterias de Atacama y algunas de la Antártida con varios grupos de Chile que las vienen colectando hace años. Queremos explotar todo este nuevo campo que estamos abriendo de las raíces, nuestra especialidad, donde hay muchísimo potencial, no solo de la ciencia fundamental para descubrir nuevas cosas, sino también desde un punto de vista biotecnológico.

—Porque además la investigación está centrada en plantas de interés agrícola, ¿esto podría derivar en agricultura a nivel industrial, aunque haya sequía?

—Lo que pasa es que nuestro estudio fue más de laboratorio con macetas, invernáculos. Lo que se viene ahora es empezar a testearlas en campo de manera controlada para poder ver que todo lo que vemos en el laboratorio también se estaría dando cuando uno somete a un cultivo de trigo, maíz, etcétera, en el campo, y poder darle este consorcio bacteriano nuevo y ver una ganancia de la tolerancia y su productividad. 

—Pero al final la idea es que en un futuro podamos llegar a utilizar la bacteria en largos periodos de sequía…

—Yo creo que tiene una potencialidad enorme. Chile es muy rico en diversidad de bacterias y tiene una gran diversidad de ambientes extremos, y en cada ambiente vas a tener microorganismos que han ido evolucionando con metabolismos muy particulares.

Uno puede explotar eso en favor de una agricultura regenerativa, una agricultura donde uno disminuya los pesticidas, disminuya la fertilización, porque creo que todo va hacia ese lado. Y el hecho de que esta bacteria Flavo98 genera más raíces y pelos radicales más grandes hace que la planta se pueda nutrir mejor también cuando no hay mucho nutriente. En mi laboratorio hace 20 años que estudiamos esto, porque entendimos que estas son las células clave que tienen las raíces de las plantas para su crecimiento, nutrición y tolerancia al estrés. Por eso nos apasiona tanto estudiarlo y creo que ahora estamos viendo algunos aspectos aplicados que nunca imaginamos en un inicio. 

—¿Cómo se enfrentan las limitaciones de hacer ciencia en Chile sin que esas dificultades terminen definiendo hasta dónde pueden llegar?

—Creo que a veces uno se queda con las limitaciones y no ve todo lo que puede hacer. Yo creo que hay que hacer un reseteo mental y decir ‘si lo pueden hacer en Alemania o lo pueden hacer en Estados Unidos, ¿por qué no lo podemos hacer en Chile?’. Te va a llevar más tiempo, te va a costar más, pero no es que no se pueda. Podemos ser igual de buenos que en cualquier lugar del mundo. Hay que tener esa osadía. Esa es la idea que trato de inculcarle a mis estudiantes más jóvenes para que no se queden en las limitaciones, que no se queden con que no tenemos recursos, que falta esto o aquello…No importa, vemos la manera, vemos el plan B, vemos cómo colaboramos y finalmente logramos hacerlo. 

—Muchas veces la ciencia se ve como productivista, la misma ministra de Ciencia ha tenido señales de que todo debe ser tecnología.

—Es que la ciencia fundamental no es un gasto, es una inversión. Si tú inviertes en ciencia fundamental, estoy seguro de que en Chile van a surgir ideas revolucionarias, ideas que pueden llegar a cambiar y generar mucho dinero; no se contrapone. La ciencia fundamental genera dinero, pero tienes que tener una base sólida.

Si yo no supiera todo lo que sé de las raíces, si no supiéramos todo lo que sabemos de los microorganismos, no podríamos pensar ni siquiera en generar un producto bioestimulante para el crecimiento de las plantas. Porque si vos no entendés cómo funcionan las cosas, no las podés mejorar. Los países que tienen más empresas de biotecnología son los que hacen más investigación fundamental también. Pero si piensas la inversión en ciencia como un gasto, te estás equivocando gravemente.