Dra. Georgina Hernández Delgado

Directora del Centro de Investigación sobre Fijación del Nitrógeno (CIFN-UNAM)

La importancia del nitrógeno en la productividad de la biósfera

Por: L.C. Silvia Patricia Pérez Sabino
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Fotos: Sinouhet Sánchez Barona

El nitrógeno, es un elemento básico de la vida. Es un elemento esencial para los cultivos. Sin embargo, aunque estemos rodeados por una atmósfera que contiene casi el 80 por ciento de nitrógeno, nutriente que, junto con el agua, es factor limitante para el crecimiento de las plantas, la mayoría de los seres vivos son incapaces de aprovecharlo en la forma en que se encuentra (N2) y sólo algunos organismos procarióticos pueden reducirlo a amonio (NH3), en un proceso conocido como fijación biológica de nitrógeno.

Las bacterias que les llamamos fijadoras de nitrógeno pueden hacer la función de convertir el nitrógeno atmosférico en amonio gracias a la acción de una enzima, llamada nitrogenasa. Algunas de estas bacterias viven en “vida libre”, es decir, en ciertos nichos, pero no necesariamente asociadas con otro organismo y otro grupo de bacterias que pueden hacer esta función, únicamente la realizan cuando se asocian en simbiosis con alguna planta, por ejemplo, un género de bacterias del suelo fijadoras de nitrógeno, llamado Rhizobium” explica para Hypatia, la Dra. Georgina Hernández Delgado, Directora del Centro de Investigación sobre Fijación del Nitrógeno.

Avecindada en Morelos desde hace más de 20 años, la Dra. Hernández Delgado, realizó sus estudios profesionales y de posgrado en Investigación Biomédica Básica en la UNAM, y desde 1997 es Directora del CIFN.

H.- Doctora, de manera general, ¿cuál ha sido el área en la que se ha especializado, y en qué consiste?

GHD.- “El área en la que yo me he desarrollado es la biología molecular del metabolismo de nitrógeno y de carbono. Inicialmente realicé investigaciones en un hongo que se llama Neurospora crasa. Posteriormente, ya estando contratada como investigador de este Centro realicé una estancia posdoctoral en Cambridge, Massachussets en Estados Unidos en una compañía de biotecnología que se llamaba Biotechnology Internacional. Ahí, adquirí la experiencia que me abrió camino para realizar investigación en el área de transformación genética e ingeniería genética de plantas. De esa manera, regresé a México, específicamente a Morelos, e implementé. Soy responsable del área de Biología Molecular de Plantas, enfocada al estudio del metabolismo de carbono y nitrógeno en las plantas leguminosas utilizando como herramienta la ingeniería genética”.

H.- Retomando la parte final que nos menciona, podría explicar a los lectores de Hypatia, ¿en qué consiste el estudio del metabolismo de carbono y nitrógeno en la simbiosis de plantas leguminosas con Rhizobium ?

GHD.- “Las bacterias del suelo fijadoras de nitrógeno del género llamado Rhizobium se asocia de manera muy especifica con ciertas especies de plantas de la familia de las leguminosas, plantas agrícolamente importantes, como el frijol, la soya ,el chícharo, el garbanzo, y algunas leguminosas forrajeras como la alfalfa, el trébol, el lotus, entre otras. Cuando la bacteria reconoce específicamente a algunas de éstas leguminosas, es capaz de infectar sus raíces y desarrollar nuevos órganos conocidos como nódulos, que son una especie de bolitas que empiezan a crecer en la raíz, convirtiéndose en el nicho de la bacteria. En ese momento en los nódulos de las raíces de las plantas leguminosas, los Rhizobium son capaces de tomar el nitrógeno atmosférico y convertirlo en amonio, o sea fijar el nitrógeno. Esta asociación simbiótica se vuelve benéfica para ambos organismos, porque la bacteria le va a dar a la planta el nitrógeno que necesita para vivir y la planta le da a la bacteria carbono proveniente de la fotosíntesis que le sirve para respirar y obtener la energía necesaria para la fijación de nitrógeno. El continuo intercambio metabólico de carbono y nitrógeno entre la planta y la bacteria es un aspecto fundamental de esta simbiosis”.


H.- Doctora, ¿qué importancia tiene la fijación biológica de nitrógeno?

GHD.- “La fijación del nitrógeno es una función esencial en la biosfera. Es similar y quizá la segunda en importancia con la fotosíntesis. Similar, porque en la fotosíntesis lo que se fija de la atmósfera es el carbono. El carbono proveniente de la fotosíntesis es lo que requiere principalmente para crecer, tal es el caso de los cultivos agrícolas. En segunda instancia se necesita el nitrógeno, en simbiosis la planta no necesita tomar el nitrógeno de la tierra, como normalmente lo obtienen, sino que la planta va a estar viviendo a partir del nitrógeno que le pase la bacteria, y esta última le va a transmitir el nitrógeno en forma de amonio. La importancia de la fijación biológica de nitrógeno no deriva sólamente de su contribución a la nutrición de las plantas, sino que también contrarresta el uso excesivo de fertilizantes nitrogenados que se agregan a los cultivos.

H. ¿Cuál es la línea de investigación que usted desarrolla en el CIFN?

GHD.- “Actualmente, la línea principal de mi grupo la genómica funcional en plantas leguminosas. Investigamos sobre aspectos del metabolismo de carbono y nitrógeno en el nódulo de las plantas leguminosas para entender como se regula, cuáles son las enzimas importantes para asimilar ese nitrógeno que le va a pasar la bacteria. Estamos utilizando herramientas de transformación genética de plantas para tratar de modificar la expresión de algunos de estos genes para intentar que se expresen más en el nódulo y pueda hacerse más eficiente la asimilación de este nitrógeno que le emite la bacteria. Asimismo, iniciamos proyectos de ciencias genómicas, a fin de conocer la expresión del genoma en lo nódulos de una planta de manera más global. Las especies de plantas en las que hemos procurado centrar nuestro estudio ser refieren a plantas leguminosas, específicamente alfalfa, que es la leguminosa forrajera (las hojas y el tallo sirven de alimento a los animales) más importante en México y el frijol por ser un grano, para alimento humano, es el segundo cultivo agrícola mas importante en nuestro país y constituye la base protéica de la dieta de los mexicanos.

Otros grupos de investigación del CIFN tienen proyectos orientados a utilizar eficientemente a fijación del nitrógeno en el cultivos agrícolas. Específicamente, hay proyectos en donde se están probando cepas de Rhizobium etli, la cual coloniza y hace simbiosis con frijol como biofertilizante. Otros investigadores del Centro trabajan en proyectos para producir inoculantes para cereales y para caña de azúcar, cultivo importante en Morelos con base en bacterias asociativas fijadoras de nitrógeno.

H.- Doctora, ¿qué es la transformación genética vegetal, y qué beneficios se obtienen de ésta?

GHD.- “Introducir en las plantas genes nuevos con los que no contaban, dando pie a la creación de plantas transgénicas que pueden tener genes benéficos para contender con insectos, con plagas, con virus. También puede uno utilizar esta herramienta para modificar (aumentar o inhibir) la expresión de genes específicos de interés y consecuentemente cambiar el metabolismo de la planta”.

H.- Para finalizar, ¿hay algo más que quiera compartir con los lectores?

GHD.- “La investigación se relaciona íntimamente con las docencia y con las actividades de divulgación científica. Nosotros tenemos interés es formar futuros investigadores, por ello en el CIFN, tenemos el Doctorado en Ciencias Biomédicas y el próximo año escolar iniciaremos la Licenciatura en Ciencias Genómicas, el futuro de la biología del siglo XXI. Los científicos tenemos la obligación y el interés de que nuestra actividad la conozca el resto de la sociedad. Proyectos importantes como Hypatia van encaminados a este objetivo, y sobre todo a que la población considere a la ciencia como parte de la cultura.”

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