Científicos de Argentina y Chile desarrollan "suelos en un chip"

Un equipo multidisciplinario de científicos del CONICET y de la Universidad de Chile ha dado un paso innovador en el estudio de microorganismos que promueven el crecimiento de plantas leguminosas, como la soja y el maní. Mediante el desarrollo de microdispositivos transparentes denominados “suelos en un chip” (SOCs, por sus siglas en inglés), los investigadores han logrado recrear las condiciones de suelos agrícolas reales con una precisión sin precedentes, permitiendo observar el comportamiento de bacterias clave en la fijación de nitrógeno. Este avance, publicado en la revista Communications Biology del grupo Nature, podría ser crucial para optimizar el desarrollo y la aplicación de biofertilizantes.

Los SOCs, del tamaño de la yema de un dedo, son micro-laboratorios plásticos diseñados para imitar suelos arenosos o limosos, con granos y poros que replican el entorno natural. Estos dispositivos, permeables al oxígeno, contienen canales ultradelgados llenos de líquido con nutrientes donde se introducen microorganismos, como la bacteria Bradyrhizobium diazoefficiens. Este rizobio, conocido por su capacidad de establecer una relación simbiótica con leguminosas, transforma el nitrógeno atmosférico en una forma que las plantas pueden absorber, formando nódulos en sus raíces que benefician tanto a la planta como a la bacteria.

El estudio, liderado por la investigadora del CONICET Verónica I. Marconi, del Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG, CONICET-UNC), en colaboración con el laboratorio de microfluídica de María Luisa Cordero en la Universidad de Chile y el grupo de Aníbal Lodeiro del Instituto de Biotecnología y Biología Molecular (IBBM, CONICET-UNLP), se centró en analizar la movilidad de B. diazoefficiens. Los SOCs permitieron observar, a través de microscopios, cómo estas bacterias se desplazan en entornos que simulan el suelo, aportando datos clave sobre sus sistemas flagelares, los filamentos que les permiten "nadar" hacia las raíces.

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Científicos argentinos, junto a colegas chilenos, desarrollaron "suelos en un chip" para estudiar el nado de la bacteria B. diazoefficiens. Foto: gentileza investigadora (publicadas en Communications Biology).

“En un gramo de suelo viven unos 10 mil millones de microorganismos. Los SOCs nos permiten estudiar su comportamiento en condiciones simplificadas, pero realistas, especialmente cómo se mueven las bacterias que usamos en biofertilizantes”, explicó Marconi, también profesora en la Facultad de Matemática, Astronomía y Física (FaMAF, UNC). Los resultados revelaron que, en poros muy pequeños, los dos sistemas flagelares de B. diazoefficiens (subpolar y laterales) no ofrecen ventajas significativas sobre un solo sistema flagelar, un hallazgo que podría orientar el diseño de biofertilizantes más eficientes.

El trabajo interdisciplinario combinó modelado computacional, diseño de microdispositivos y conocimientos en biología molecular. Los SOCs no solo abren nuevas puertas para la investigación básica en biología y física de suelos, sino que también tienen un gran potencial para aplicaciones agroindustriales, biotecnológicas y de bioremediación. “Este es solo un punto de partida. Creemos que los SOCs pueden ser útiles para estudiar todo tipo de microorganismos del suelo y contribuir al desarrollo de tecnologías agrícolas más sostenibles”, destacó Marconi.

Del estudio también participaron Moniellen Pires Monteiro y Juan Pablo Carrillo-Mora, de la Universidad de Chile, y Nahuel Gutiérrez y Sofía Montagna, de la FaMAF-UNC. Este avance refuerza la importancia de la colaboración internacional y el enfoque interdisciplinario para abordar desafíos agrícolas y ambientales, sentando las bases para un futuro con cultivos más eficientes y respetuosos con el medio ambiente.