La cámara de los compuestos volátiles

Comprender las conversaciones entre las plantas y los microorganismos es esencial para maximizar la producción agrícola y promover la salud de los cultivos. Sin embargo, en estas peculiares charlas se producen interferencias. ¿Por qué? Se ha descubierto que muchos organismos se comunican a través de sustancias gaseosas y, además, pueden presentar otras funciones a nivel ecológico, como actuar como tóxicos, atrayentes o repelentes de diversos organismos o influir en diferentes procesos fisiológicos o genéticos.

Por tanto, es clave continuar en el camino de la investigación, ya que futuros avances pueden permitir reducir el uso de productos fitosanitarios de síntesis química, ayudando a la transición hacia una agricultura más sostenible y resiliente. También se está empezando a encontrar aplicaciones en otros sectores biotecnológicos, como, por ejemplo, en la búsqueda de nuevos antibióticos.

Al tratarse de un campo tan nuevo presenta problemas de tipo metodológico a la hora de llevar a cabo las investigaciones. En este punto, aparece el equipo de la Universidad de León (ULE) que ha creado una cámara de cultivo para solucionar algunas limitaciones, a la vez que aporta «una metodología barata, sencilla y eficiente» a la hora de realizar las experimentaciones. 

En concreto, pone el foco en evaluar los efectos producidos por compuestos orgánicos volátiles en las interacciones planta-microorganismo, el efecto de estos mismos compuestos volátiles sobre plagas o enfermedades de plantas o, de manera adicional, la evaluación de los efectos producidos por compuestos volátiles emitidos por plantas sobre otros organismos. En este caso, el dispositivo va dirigido a estudios en campos como botánica, microbiología, fisiología vegetal o agricultura.

¿Cómo funciona? El investigador Samuel Álvarez indica que se basa en una cámara formada por dos receptáculos y una pieza central perforada localizada entre ambos. A esto se suma un recipiente de mayor tamaño, donde se colocan las plantas, y uno menor, similar a una placa Petri (empleada en el día a día para el cultivo de microorganismos). «La pieza central ofrece la posibilidad del correcto encaje entre ambos recipientes y presenta un orificio que permite el paso de los compuestos volátiles entre receptáculos. Además, este orificio puede cubrirse con membranas o filtros para evitar contaminaciones», detalla. 

En esta línea, comenta que para utilizarlo se cultiva la cepa microbiana en la placa Petri y se colocan las plantas (normalmente semillas) en el recipiente más grande con un medio nutritivo o sustrato húmedo. De este modo, dice el investigador de la Universidad de León, el microorganismo produce compuestos volátiles que pasan al ambiente donde crecen las plantas, y así se pueden ver los efectos que estos tienen sobre su desarrollo, fisiología, expresión génica, etcétera.

«Las cámaras pueden presentar dos versiones: no ventilada, donde el intercambio de gases con el exterior está limitado; y ventilada, en la que este intercambio se produce de forma libre. Esto es importante porque posibilita realizar los experimentos en condiciones diversas, de forma que se parezcan más a las condiciones naturales donde tendrían lugar las interacciones». 

Respecto a las ventajas , subraya que la principal es que estas cámaras eliminan las contaminaciones cruzadas y permiten colocar membranas y filtros cubriendo el orificio central de modo que se evita de forma efectiva el contacto directo entre los organismos estudiados. «Mejora la homogeneidad y reproducibilidad de los resultados, que es algo muy importante en investigación», afirma Álvarez, quien agrega que aporta mayor sensibilidad, en el sentido en que brinda la opción de discriminar diferencias entre los resultados obtenidos que no eran detectadas empleando las metodologías previas. 

Otra característica muy relevante es, en su opinión, que es posible modificar las condiciones de ventilación y de intercambio de gases con el ambiente. Sin olvidar, manifiesta el investigador de la ULE, la flexibilidad, dado que con pequeñas modificaciones en el protocolo de uso puede trabajar con organismos muy diferentes: plantas, insectos, microorganismos, frutas, semillas, nematodos, etc.  

Otro valor añadido, según defiende, es la sencillez estructural y de manejo; por un lado, esto facilita su uso y supone un ahorro de tiempo para el investigador, y, por otro, hace que el proceso de fabricación en masa sea sencillo y rápido para una empresa del sector, lo que facilitaría la futura puesta en el mercado del producto a un precio razonable.  

Estos dispositivos han sido validados primero en los laboratorios de la Universidad de León y, más tarde, por grupos independientes en diferentes países. Gracias a Pruebas de Concepto de la ULE y otros premios que les han sido otorgados han podido fabricar varios miles de prototipos en calidad semicomercial para evaluar su funcionalidad y enviar muestras a otras instituciones de España, Italia, Argentina, Sudáfrica, Lituania, Alemania, Arabia Saudí, entre otros. 

Este proyecto acaba de ganar el premio a la Mejor Invención Protegida mediante Derechos de Propiedad Industrial en la categoría de Mejor Modelo de Utilidad. Una noticia, en palabras de Álvarez, que supone un reconocimiento a la trayectoria y el desarrollo de estos dispositivos. «Esperamos que tenga una cierta repercusión y que ayude a poner el producto en el mercado, de forma que pueda distribuirse por laboratorios a nivel mundial y permita a otros muchos grupos de investigación llevar a cabo su trabajo de forma más eficiente». 

De cara al futuro, avanza que están trabajando en dos vertientes, por un lado, quieren que empresas del sector fitosanitario prueben y validen los dispositivos dentro de su contexto de desarrollo comercial privado, y, por otro, están en negociaciones con fabricantes de material de laboratorio y buscando financiación con la idea de licenciar las patentes y que se fabriquen y distribuyan las cámaras a nivel internacional.