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Vicente Mariscal, en su laboratorio dentro del Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis, en el Cic Cartuja. / El Correo
«Nuestros biofertilizantes con microorganismos del propio suelo sostendrán la productividad agraria»
Vicente Mariscal Romero. Investigador del Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis en el Cic Cartuja. Al frente de un grupo de investigación que está creando biofertilizantes para el arroz y el algodón con el fin de resolver, mediante la reintroducción de los microorganismos más adecuados a cada tipo de terreno, la rentabilidad de la agricultura a la par que algunos de los problemas medioambientales que afectan a los suelos, a los acuíferos, a los cultivos y al conjunto del planeta
“Para mí es muy enriquecedor aunar el conocimiento científico con la experiencia de campo. Me encanta ver en nuestros terrenos de experimentación cómo crece el arroz, cómo crece el algodón. Igual que me encanta mi trabajo de laboratorio. Cuando le hablo a mi padre del resultado de nuestros ensayos: 'Mira, papá, esto cada vez va mejor. ¿Te acuerdas de cuándo echábamos tanto fertilizante? Pues estamos creando alternativas más saludables'. Y mi padre no hace más que pedirme que le envíe el biofertilizante para usarlo. “Aguarda, papá, que aún no está listo para comercializarlo”. Con esta espontaneidad nos explica Vicente Mariscal Romero, al frente en Sevilla del grupo de investigación Simbiosis Planta-Cianobacteria desde el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis, radicado en el Cic Cartuja, las ilusiones y las expectativas que depara a nivel agrícola, científico y ecológico su empeño en aportar a la sociedad un modelo de biofertilizantes que desde Andalucía sean una referencia internacional para el desarrollo sostenible.
¿Cuáles son sus raíces?
Nací hace 46 años en un pueblo pequeño de Jaén, Villanueva de la Reina, de unos 2.000 habitantes, muy agrario. Mis padres ya están los dos jubilados. Él era agricultor y ella peluquera. Son el tercero de los cinco hijos. Estoy casado, mi esposa es maestra de Educación Primaria, tenemos dos hijos y residimos en Mairena del Aljarafe. Viví en mi pueblo hasta que empecé a hacer carrera universitaria. Estudié en el colegio del pueblo, la Secundaria en el instituto de Mengíbar, y ayudaba a mi padre en el cultivo de algodón, hortalizas y olivares. Comencé en Jaén haciendo Química porque quería enfocarme a la química del aceite. En segundo de carrera descubrí la bioquímica, y me encantó. Leí artículos sobre el efecto de los fertilizantes en las plantas y decidí hacer la especialidad de Bioquímica, quería saber de eso. Para ello tuve que trasladarme a la Universidad de Córdoba. Ahí potenciaron mi amor por la ciencia Emilio Fernández Reyes y Aurora Galván. Como profesores y después dirigiendo mi tesis. Trabajar cada día con ellos era una dosis más de ilusión.
¿Pudo hacer estancias de investigación fuera de España?
Sí, dediqué mi tesis a estudiar la nutrición por nitrógeno en una alga que usábamos como modelo, que se llama chlamydomonas reinhardtii. Analicé cómo tomaban el nitrato y el nitrito, y cómo se podía hacer eficiente la asimilación del nitrógeno para el uso de fertilizantes. Estuve en el Reino Unido en el Rothamsted Research y aprendí de la actividad de los transportadores junto a Tony Miller, bastante reputado en este ámbito. Durante la etapa de posdoctorado, las estancias más importantes fueron las dos que hice en Estados Unidos en el laboratorio de Robert Haselkorn, en la Universidad de Chicago, donde estudié mediante tomografía electrónica la estructura de las cianobacterias fijadoras de nitrógeno. Como si tomases fotos de la célula en distintos ángulos y luego montaras la imagen en 3D, con la resolución de un microscopio electrónico.
¿Desde cuándo impulsa investigaciones en el Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis?
Llegué a Sevilla en 2006, cuando terminé la tesis y me incorporé al grupo de investigación de Enrique Flores y Antonia Herrero, pasé a dedicarme al ámbito de las cianobacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico. Empecé estudiando cómo captaban los aminoácidos del medio, y proseguí estudiando cómo se comunicaban unas células con otras, analizando los primeros mecanismos de la evolución en organismos multicelulares. Monté un equipo en el año 2007, aunque formalmente fue en mayo del 2020 cuando establecimos el grupo de investigación actual, que ahora se llama Simbiosis Planta-Cianobacteria, adscrito al CSIC. Estamos al frente Fernando Publio Molina Heredia, que es profesor en la Universidad de Sevilla, y yo, tenemos un equipo multidisciplinar compuesto por cinco personas contratadas y tres estudiantes.
¿Especializarse en crear biofertilizantes es la evolución natural de su interés por la investigación aplicada?
Sí, en este caso surge de plantearme: “Y si utilizamos cianobacterias que fijan nitrógeno del aire, se podrían utilizar como instrumentos para aportar nitrógeno a la planta, en vez de utilizar los abonos nitrógenos”. Desde hace ya mucho se sabe en la ciencia que hay algunos tipos de cianobacterias que hacen simbiosis con plantas. Pero todos los estudios que había hasta el momento eran sobre plantas que no tenían interés agrario. Como las plantas briófitas. No se había hecho antes con planta de interés agrario. Decidí probarlo con cereales, pues mejorar su producción agrícola puede tener un impacto grande en la sociedad. Sobre todo lo investigamos con arroz. En Andalucía es donde más cantidad de arroz se produce en España. Y tenemos cerca de Sevilla 40.000 hectáreas junto al Parque Nacional de Doñana, que es un espacio con máxima protección ambiental. El manejo de fertilizantes ha de ser ahí aún más estricto, de ahí la necesidad de alternativas más respetuosas con el medio ambiente.
¿Hasta qué punto les beneficia o les perjudica para ello la elevada salinidad detectada en esa zona marismeña?
No nos influye para aplicar los biofertilizantes microbianos. Porque la estrategia fue ir a esos terrenos y obtener de ahí los microorganismos que tenemos que seleccionar y utilizar como biofertilizantes. Esos microorganismos ya están adaptados a esas condiciones. No solo a la salinidad, sino también a la altas temperaturas, a los metales pesados que hay en el suelo. Logramos un alto porcentaje de éxito a la hora de ser aplicado. Y en esas vivencias descubrí el gran problema que tienen los arroceros con la salinidad, yo lo desconocía. A partir de ahí, estamos haciendo un estudio sobre cómo resisten al estrés salino distintas variedades de arroz que se están cultivando en las marismas. En colaboración con la Federación de Regantes de la Margen Derecha del Bajo Guadalquivir, para encontrar marcadores de estrés salino en el arroz.
¿Tienen acuerdos similares con otras entidades del sector agrario?
Sí, desde hace tres años tenemos un acuerdo mediante el que la cooperativa Agroquivir y la Corporación Tecnológica de Andalucía financian un proyecto de investigación para obtener microorganismos que pudieran ser utilizados como biofertilizantes. Hemos probado con el arroz y con el algodón, a Agroquivir le interesa el algodón. y ya tenemos algunos microorganismos potencialmente buenos para su cultivo.
En los terrenos donde se producen cosechas agrícolas desde hace muchas décadas, ya sean olivares, cítricos, algodón, arroz, etc., y que por efecto de la costumbre nos parece que eso es lo natural, ¿qué afectación se percibe?
Hemos encontrado suelos muy fatigados por la agricultura intensiva. Junto al aislamiento de los organismos, nosotros hicimos un estudio del microbioma del suelo. Para nosotros era muy importante conocer cuál es la ecología microbiona que existe, qué microbianismo hay en el suelo. Se trata de coger proporciones del suelo, aislar el ADN, leerlo y ver qué organismos son los que hay allí y en qué proporción están. Nos llamó la atención que los microorganismos más autóctonos y beneficiosos están en riesgo de desaparecer si no se cambia el modelo. Por eso hemos de aportar soluciones.
¿Cuáles son las cianobacterias más idóneas en la creación de biofertilizante para el arroz?
Aún no se puede anunciar. Sí puedo decir que son cianobacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico. Se encuentran en los suelos de las marismas del Guadalquivir. Hemos hecho una selección polifásica. Encuentras muchas, y te vas quedando con las que tienen mejores características.
Para una muestra, para un ensayo, ¿qué cantidad de cianobacterias es indispensable?
La idea es que esos microorganismos proliferen en el suelo durante el periodo en el que se está cultivando la planta. En el laboratorio lo usamos en poca cantidad, en mililitros. En los ensayos de campo hemos tenido que aplicar de 100 a 200 litros. Es muy fácil de producir, puesto que estos microorganismos fijan el nitrógeno del aire, y no necesitan fuentes de carbono ni de nitrógeno, simplemente agua con sales minerales. Y lo único que necesitan es alta temperatura y mucha luz. De ambos factores estamos sobrados en Sevilla.
¿Cómo los seleccionan?
Según un estudio que hemos hecho de metagenómica, los microorganismos más beneficiosos se encuentran desplazados por otros más oportunistas cuyo crecimiento se ve favorecido por las técnicas actuales de cultivo. Nuestra idea es restaurar ecológicamente esos terrenos con mejor aporte de microorganismos beneficiosos. Para llevarlo a cabo no hace falta gran cantidad, los biofertilizantes se aplican en un concentrado en forma de inóculo.
¿La función de las cianobacterias da un resultado homogéneo sean cuales sean las condiciones ambientales? ¿Es igual si hay sequía o no?
Eso aún no lo hemos constatado. Sí estamos probando cómo funcionan estos fertilizantes en condiciones de estrés a lo largo de su día a día. La planta, durante un día de crecimiento, está sufriendo estrés lumínico, estrés por humedad, estrés salino en el caso del arroz, estrés por temperatura... Aún tenemos que culminar el conocimiento sobre cómo se comportan estos microorganismos en esas condiciones. Pueden aportar no solo el nitrógeno que están fijando, sino que pueden solubilizar el hierro del suelo, pueden aportar hormonas del crecimiento vegetal... Lo estamos estudiando ahora mismo.
¿Qué han constatado ya en el caso del arroz?
En el primer artículo de investigación que publicamos como grupo independiente explicamos, por primera vez, que estas cianobacterias simbióticas se introducen dentro de las células de la raíz de arroz, y ahí es donde fijan el nitrógeno atmosférico. Eso es muy importante, porque les crea un nicho ecológico y pueden proliferar independientemente de las condiciones medioambientales. Eso es para nosotros un hito para conocer cómo se asocian esos microorganismos a la planta. Abre la puerta a su utilización como biofertilizantes tipo rizobios o cualquier otro.
¿Cómo puede impactar el cambio climático en este proceso?
No debe afectar a la simbiosis que establecen entre las cianobacterias y las plantas. Y los biofertilizantes promueven que la planta se encuentre en un estado más saludable, entonces es capaz de resistir condiciones más estresantes, induce en la planta una respuesta sistémica.
Ese tipo de biofertilizantes que está intentando implementar, ¿tienen un efecto más lento o más rápido? Desde el punto de vista de la producción, ¿propician menos producción o más producción que el modelo actual?
En el mundo hay que mantener e incrementar la producción porque tenemos que alimentar a toda la población. Cualquier alternativa que disminuya la productividad de los cultivos, no va a ser rentable ni se va a utilizar. Debemos aumentar la productividad. Es verdad que ahora mismo, con el uso de fertilizantes, esa productividad es máxima. Conforme yo lo veo, la clave es es que este tipo de alternativas bio tienen que mantener esa productividad pero retirando el efecto nocivo que tienen los fertilizantes. Lo que nosotros hemos encontrado en el arroz, en los estudios previos que hemos hecho, es un aumento de productividad de un 30%. Eso significa que podríamos retirar un 30% de fertilizante nitrogenado y suplementarlo con estos microorganismos. No tiene sentido aumentar esa productividad en un 30% y mantener el fertilizante, porque está ocasionando graves daños medioambientales.
Deduzco que propone una sustitución gradual.
Sería inocente pensar que se va a quitar todo el fertilizante de la noche a la mañana, y que todo lo va a suplementar un microorganismo. Pienso que el futuro va hacia utilizar una mezcla racional, en un tanto por ciento que ambos aporten a la productividad, pero que se reduzcan los efectos nocivos al medio ambiente: gases de efecto invernadero, fatiga del suelo, desplazamiento de los microorganismos beneficiosos, fitotoxicidad del agua, lixiviación del nitrato que se disuelve muy fácilmente en el agua y acaba contaminando el agua del subsuelo y de los acuíferos.
Imagino que tiene en mente la catástrofe ambiental del Mar Menor.
Sí. Las fuertes lluvias arrastraron mucho fertilizante, se enriqueció muchísimo el contenido de nitrógeno en el agua, proliferaron algas en la superficie impidiendo que entrara la luz solar y se forma un metabolismo anaeróbico que retira todo el oxígeno del agua y mueren los peces. En Estados Unidos hay un caso aún más grave en el litoral marino del Golfo de México más cercano a la desembocadura del Misisipi, por el enorme impacto de los residuos de la producción agraria que son arrastrados por el río. Se le llama 'la zona de muerte'.
¿La producción del biofertilizante será más lenta o más costosa que la de los fertilizantes actuales?
Es muchísimo menos costoso. Los microorganismos solo necesitan luz y temperatura constante, y sales minerales. Uno de los factores por los que esta sustitución resulta más necesaria es que el proceso industrial de fabricación de fertilizantes consume entre el 1% y el 2% de la energía mundial. Para fabricar el amonio necesitan muchísima energía y eso contribuye a las emisiones contaminantes que perjudican al planeta.
¿Qué plazo de tiempo calcula que les falta para introducir ese biofertilizante en la cadena agroalimentaria?
Dos años. Eso incluye los acuerdos con empresas para su conservación, su distribución y su aplicación. Nuestro objetivo es diseñar biofertilizantes a la carta. Ese es el futuro. Introducir microorganismos en un suelo donde ya estaban, no comprarlos para implantarlos en un hábitat natural donde no son autóctonos.
¿Veremos antes que se soluciona la precariedad laboral que atenaza a buena parte de los centros científicos españoles?
Hay mucha precariedad laboral. Así no podemos seguir. Estoy en la ciencia porque me apasiona. Porque me levanto por las mañanas pensando en el experimento. Hay noches que me he despertado pensando en una solución, y ya me quedo levantado trabajando antes de ir al laboratorio. Pero si piensas en la familia y en la estabilidad económica, sigue siendo muy difícil alcanzarla. Tengo 46 años, ya he demostrado muchas capacidades, y aún no tengo estabilidad laboral. Es lo que sufre la mayoría de los científicos. Yo no me dedico a esto para ganar dinero, pero nos merecemos un cambio a mejor.
¿Cómo está integrado en la sociedad sevillana?
Otra de mis pasiones es cantar, tengo voz de tenor, y formo parte de la Coral Polifónica Dabar, de Coria del Río. Me encantan los ensayos y conciertos que hacemos los viernes por la noche. Me llena mucho y me relaja cada semana tras los intensos días de trabajo en el laboratorio.