Un equipo de la Universidad de Stanford dirigido por la profesora asociada de ingeniería química Elizabeth Sattely está desarrollando plantas genéticamente modificadas que pueden absorber mejor el hierro del suelo. Al facilitar la ingestión del oligoelemento, es posible abrir aproximadamente un tercio de la tierra cultivable del mundo que no es apta para el cultivo de alimentos básicos como el maíz y la soja.

Cultivar es mucho más que agua, sol y el clima adecuado. También requiere que las plantas obtengan los nutrientes adecuados para que puedan brotar, crecer y madurar. El problema es que no sólo es necesario que los nutrientes estén presentes en el suelo, sino que también deben estar en una forma que las plantas puedan utilizar.

Por ejemplo, puede haber mucho hierro en los suelos de regiones áridas como el oeste de los Estados Unidos, pero estos suelos son a menudo altamente alcalinos, sellando el hierro en lo que el equipo de Stanford llama una «cerradura química». Sin embargo, algunas plantas, como Arabidopsis thaliana, un pariente del repollo y la mostaza, pueden absorber el hierro del suelo gracias a la capacidad de sus raíces de secretar cumarina, una molécula orgánica aromática simple que abre el cerrojo químico y libera el hierro.

La clave para esto son las colonias de bacterias llamadas microbios que viven alrededor de las raíces y producen la cumarina de una manera análoga a como las colonias de bacterias en el intestino humano ayudan a la digestión. El equipo también encontró que la secreción de moléculas de cumarina también podría beneficiar a las plantas al eliminar ciertas bacterias, dejando el hierro que de otro modo consumirían disponible para la planta.

Para entender mejor este mecanismo, el equipo de Stanford cultivó hidropónicamente plantas de Arabidopsis en agua con un contenido químico y mineral similar al de los suelos alcalinos. A esto, se agregaron varias cepas de bacterias y se midió qué tan bien crecían las plantas.

La esperanza es que la técnica hidropónica ayude a los investigadores a obtener una comprensión completa de la adaptación de la cumarina para que las plantas como el trigo, el maíz, la soja y otros cultivos puedan ser diseñados para crecer en suelos alcalinos. Esto se haría ya sea mediante la bioingeniería directa o mediante la unión de rasgos genéticos naturales de un organismo a otro.

«Es posible que podamos tomar rasgos desarrollados a través de la selección natural y llevarlos a donde los necesitemos», dice Sattely, quien agrega, «lo que imaginamos es un nuevo tipo de ciencia de cultivos ecológicamente inteligente».

En el futuro, el equipo también podría tratar de someter a las plantas a diferentes ambientes hidropónicos pseudo-suelos para ver si pueden ajustar sus microbiomas para lidiar con otras deficiencias, tales como suelos que carecen de nitrógeno.