Cuando hablamos de bacterias, lo primero que viene a nuestra mente son todas las enfermedades infecciosas que conocemos y, por eso, creemos que todas las bacterias son nuestras enemigas. En realidad, existen diversos grupos de bacterias maravillosas que pueden considerarse, en determinadas circunstancias, benéficas para los seres vivos o para el medio ambiente.

Para las plantas, las bacterias benéficas juegan un papel muy importante en su ciclo de vida. Por una parte, estas bacterias promueven el crecimiento de las plantas con las que se asocian y, por otra, las protegen contra microorganismos patógenos. Algunas de estas bacterias son conocidas como rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR, por sus siglas en inglés) son aquellas que colonizan de forma natural la rizósfera de las plantas (esto es, la parte del suelo que está en contacto cercano con las raíces vivas de la planta). Algunas otras bacterias benéficas pueden degradar compuestos tóxicos de suelos contaminados, y son conocidas como bacterias biorremediadoras. 

En realidad, existen diversos grupos de bacterias maravillosas que pueden considerarse, en determinadas circunstancias, benéficas para los seres vivos o para el medio ambiente».

Las rizobacterias promueven el crecimiento mediante mecanismos como: la fijación biológica de nitrógeno, la solubilización de fosfatos, la producción de compuestos orgánicos volátiles, la inducción de resistencia sistémica, la producción de enzimas líticas, la producción de 1-aminociclopropano-1-carboxilato (ACC) desaminasa o la inhibición de patógenos mediante la producción de sustancias inhibitorias (estrategia de competencia utilizada para inhibir el crecimiento de otros microorganismos dentro del hábitat). Algunas sustancias inhibitorias producidas por estas bacterias son: el antibiótico cloranfenicol, producido por bacterias del género Streptomyces; el sideróforo pioverdina, producido por Pseudomonas spp.; la bacteriocina nisina, producida por Lactococcus lactis; el antifúngico anfotericina B, producido por Streptomyces nodosus o el compuesto orgánico volátil ácido cianhídrico (HCN), por mencionar algunos ejemplos. 

Generalmente, la estrategia que se emplea en la agricultura para el control de fitopatógenos (microorganismos que enferman a las plantas) es el uso de pesticidas. Estos pesticidas tienen la ventaja de favorecer la calidad y el rendimiento de los cultivos. Sin embargo, el uso de pesticidas a largo plazo suele ser perjudicial para el medio ambiente y la salud del ser humano. Las personas que trabajan regularmente con pesticidas, como los agricultores, corren un mayor riesgo de contraer cáncer, por ejemplo. Además, miles de envenenamientos no letales que ocurren cada año son atribuibles al uso de pesticidas. Cabe mencionar que, de forma importante, el uso indiscriminado de pesticidas ha ocasionado severos problemas de resistencia en las plagas, lo que dificulta su posterior erradicación.

Para reducir los efectos negativos del uso de pesticidas, se propone el uso de bacterias benéficas en los cultivos, como las ya mencionadas PGPR; sobre todo aquéllas que inhiben a fitopatógenos al producir sustancias inhibitorias. Las bacterias PGPR más conocidas por inhibir a fitopatógenos son Gluconacetobacter diazotrophicus, Azospirillum brasilense, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas protegens, Burkholderia tropica y Bacillus thuringiensis. En teoría, estas bacterias benéficas podrían utilizarse en plantas de interés agrícola como parte de inoculantes biológicos (o bioinoculantes) mixtos, que son productos formulados con microorganismos vivos destinados al control biológico (o biocontrol) de plagas. Desafortunadamente, el potencial de biocontrol de la mayoría de estas bacterias, solo ha sido evaluado con ensayos in vitro y su aplicación directa en cultivos agrícolas ha sido poco explorada.

Aunque el uso de bacterias benéficas aún es limitado en la agricultura, algunos bioinoculantes mixtos con bacterias PGPR han sido distribuidos comercialmente y han mostrado resultados exitosos al aplicarse. No obstante, estos bioinoculantes se utilizan principalmente para promover el crecimiento de las plantas y no para el control biológico de fitopatógenos. Otros bioinoculantes bacterianos han resultado útiles para el control biológico; sin embargo, algunos de ellos inhiben el desarrollo de patógenos porque contienen fungicidas combinados, tales como metalaxil-M, fludioxonil o benomilo, los que por su alta toxicidad pueden causar daños severos a la salud humana.

El uso de bioinoculantes representa una gran estrategia para combatir fitopatógenos de forma menos perjudicial para la salud y el medio ambiente y, además, su producción es mucho más económica. De forma adicional, se pueden aprovechar las propiedades de algunas PGPR que no solo producen sustancias inhibitorias, sino que también promueven el crecimiento de las plantas con las que se asocian. Así, la aplicación de bacterias benéficas a las plantas podría disminuir el daño producido por algunos fertilizantes en el medio ambiente. Es por ello que es indispensable que la agricultura moderna comience a enfocarse en el desarrollo de bioinoculantes para promover una agricultura verdaderamente sostenible. 

En nuestro país, el Grupo de Ecología y Supervivencia de Microorganismos del Centro de Investigaciones en Ciencias Microbiológicas del Instituto de Ciencias (ICUAP) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, liderado por el Dr. Jesús Muñoz-Rojas, promueve el uso de bioinoculantes de segunda generación para mejorar el desarrollo de las plantas de una forma sostenible. Una de estas formulaciones es conocida como Inocrep y contiene seis cepas bacterianas diferentes: Azospirillum brasilense Sp7, Burkholderia unamae MTl 641, Pseudomonas putida KT2440, Sphingomonas sp. OF 178, Gluconacetobacter diazotrophicus PAl 5 y Bradyrhizobium sp. MS22. Esta combinación ha mostrado que es capaz de potenciar el crecimiento de diversos cultivos e incrementar hasta seis veces los rendimientos de productos como el jitomate, el maíz, el frijol y la papa. Como ventaja adicional, esta formulación ayuda a la biorremediación del suelo. Por último, cabe destacar que una característica primordial de este producto es que tres de las seis cepas bacterianas que lo conforman inhiben de forma directa el desarrollo de fitopatógenos, lo que lo convierte en un excelente  candidato para reemplazar a los pesticidas usados actualmente.

Una crónica más completa de la importancia de las bacterias benéficas para el control biológico de fitopatógenos la puedes encontrar aquí, en el artículo de la Dra. Catherine Cesa y colaboradores, The importance of antimicrobial compounds produced by beneficial bacteria on the biocontrol of phytopathogens, publicado en la revista Acta Biológica Colombiana este año.

Referencia:

Cesa-Luna C, Baez A, Quintero-Hernández V, De la Cruz-Enríquez J, Castañeda-Antonio MD, Muñoz-Rojas J. The importance of antimicrobial compounds produced by beneficial bacteria on the biocontrol of phytopathogens. Acta biol. Colomb. 2020;25(1): 140-154. DOI: http://dx.doi.org/10.15446/abc.v25n1.76867

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Autora invitada: Catherine Cesa Luna
Química Clínica por la UV. Maestra y Doctora en Ciencias Microbiológicas por la BUAP, con estancias en la UNAM y en la University of Guelph, Canadá. Especialista en péptidos antimicrobianos del veneno de alacrán y la búsqueda de sustancias antimicrobianas con fines biotecnológicos.
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Revisora: Sandra Sánchez

**Este texto fue publicado por primera vez el 16 de noviembre de 2020 en el sitio web extinto www.cientificasmexicanas.com, como parte del blog “Mexicanas al Grito de Ciencia“ creado por la entonces asociación de mujeres científicas llamada Científicas Mexicanas, que se mantuvo activo de Junio de 2020 a Junio de 2022. En el 2024 decidimos fusionar esfuerzos y una parte del equipo de trabajo decidió sumarse a la Tripulación de Prisma para seguir navegando, gracias por su comprensión y apoyo.