Ilustración del maíz en la edición de 1566 del herbario de Dodonaeus.Fijación biológica de nitrógeno atmosférico por la raza nativa de maíz olotón de la Sierra Mixe, Oaxaca
El conocimiento de que el maíz puede fijar Nitrógeno atmosférico suficiente para satisfacer o casi satisfacer su requerimiento nutricional es nuevo para la ciencia. Ronald Ferrera Cerrato, profesor investigador del programa de microbiología del Colegio de Postgraduados y sus colaboradores, describieron este carácter en 1993. Su trabajo ha sido complementado recientemente, después de 10 años de investigación, por un grupo de investigadores de la Universidad de Wisconsin en 2018 (Van Deynze et al.).
Se trata de plantas de maíz muy vigorosas y sanas que pueden alcanzar la altura de 6 m. Hasta 14 de los nudos del tallo desarrollan raíces adventicias, que exudan un material mucilaginoso que gotea a la rizósfera. El desarrollo de las raíces adventicias comienza al final del estadio juvenil, y progresa desde el nudo más bajo hacia arriba del tallo. A la vez que crece la raíz, produce y exuda el mucílago. Mientras, las raíces adventicias del nudo siguiente desarrollan y sustituyen en la actividad mucilaginosa al nudo bajo anterior, y así sucesivamente hasta alcanzar el 12º. o hasta el 14º. nudo. Se ha observado en siembras experimentales recientes en varias localidades del Altiplano Central del país, que se comporta como resistente a las enfermedades endémicas del maíz.
Se sabe que el carácter fijación biológica de Nitrógeno por el maíz (CFBNM) es producto de una simbiosis entre el maíz y grupos de bacterias fijadoras de Nitrógeno atmosférico y que algunas de ellas tienen actividad antibiótica, actividad en la solubilización de Fósforo del suelo y en la síntesis de reguladores del crecimiento. Los principales géneros de bacteria fijadoras de Nitrógeno son Azospirillum, Derxia, Beijerinkia y Azotobacter. No se encuentra actividad de hongos patógenos en el mucílago. Éste contiene concentraciones muy bajas de Oxígeno, lo que es condición necesaria para el proceso de fijación de Nitrógeno. El mucílago contiene polisacáridos que proveen la energía necesaria para el funcionamiento del proceso. Los más abundantes son Fucosa, Galactosa y Arabinosa. Van Deynze y colaboradores (2018) demostraron que la cantidad de Nitrógeno fijado equivale entre el 29% y el 82% del requerimiento de la planta. También, que el Nitrógeno fijado es asimilado directamente desde las raíces adventicias.
El carácter fijación biológica de Nitrógeno es muy antiguo. Está presente en el Teocintle, zacate originario de Mesoamérica que es ancestro inmediato del maíz. El carácter fue pasado al maíz durante su domesticación. Por esto, se encuentra en varias de las razas nativas de maíz, adaptadas a climas templados-húmedos y condiciones de sierra. En la Sierra Mixe, los productores lograron amplificar el carácter con respecto a otras razas nativas y al Teocintle, probablemente aplicando Mejoramiento Genético Autóctono y mayordomía de sus semillas a través de muchas generaciones de productores. En la pintura de una planta de maíz realizada por Fray Bernardino de Sahagún en el siglo XVI, se aprecia la presencia de seis nudos de raíces adventicias tal y como aparecen en la raza nativa actual de maíz Olotón de la Sierra Mixe.
El clima de la localidad de Totontepec, donde se colectaron las muestras de raíces adventicias del maíz raza Olotón, de grano y de la rizósfera del maíz, es muy húmedo. La precipitación anual es de 4000 mm, con 300 días de neblina, altitudes de 2000 a 2500 msnm. Es un bosque de neblina. La genética, las altas humedades del suelo y de la atmósfera, la altitud y la limitada radiación solar son probablemente los factores del fenotipo de las plantas y del carácter fijación biológica de Nitrógeno.
El potencial ecológico y económico del carácter es notable. De los 14 elementos minerales esenciales para el desarrollo de las plantas, el Nitrógeno es el más importante. La síntesis industrial del fertilizante nitrogenado para los 1500 a 1600 millones de hectáreas de labor del mundo consume enorme cantidad de energía fósil. Este consumo representa entre el 1 y 2% de toda la energía fósil que consume la humanidad por lo que tiene una contribución proporcional sobre el cambio climático. De acuerdo con Beatting y Good (2011), el valor del fertilizante nitrogenado sintetizado es del orden de 100,000 millones de dólares anuales para el mundo. Además, las externalidades ecológicas que causa, como la eutrofización de los cuerpos de agua son harto conocidas.
La pregunta pertinente es quién es el propietario del CFBNM. Sin duda que esta propiedad pertenece a: 1) la Naturaleza que creó el carácter y lo pasó al Teocintle, ancestro inmediato del maíz; 2) los primeros agricultores que domesticaron al maíz y fijaron ese carácter en el maíz; 3) los productores de la Sierra Mixe que amplificaron el carácter hasta su estado actual.
Ya está en proceso la intervención de capital privado del extranjero para patentar el carácter de la fijación biológica de Nitrógeno en maíz. Investigadores de dos universidades de EE.UU.: la de California y la de Wisconsin, financiadas por la transnacional MARS, realizaron colectas de maíz nativo de la raza Olotón que tiene el CFBNM en Totontepec, en la Sierra Mixe. Hicieron investigación de campo y de laboratorio durante 8 años. Los investigadores de la Universidad de Wisconsin se separaron del grupo original por desacuerdos sobre el fin de patentar el carácter que excluiría a los productores de la Sierra Mixe y rompieron el acuerdo de secrecía. Este grupo de la Universidad de Wisconsin publicó un artículo excelente sobre los resultados de su investigación que es citado previamente en este manuscrito. Los investigadores de la universidad de California descifraron el código genético del carácter desarrollo de raíces adventicias e hicieron un primer intento de patentar en EE.UU., intento que fue rechazado, aparentemente por nada añadir a algo que ya existe en la naturaleza.
En el plazo corto y mediano, transferir el carácter de fijación biológica de Nitrógeno en siembras de maíz (CFBNM) a variedades de maíz en el mundo está limitado a la Sierra Mixe y a regiones serranas de clima similar de México y del mundo. A la vez, se requiere realizar investigación estratégica para ampliar el ámbito de condiciones edafoclimáticas en los que el CFBNM se manifiesta. Tal investigación requerirá de Genética Mendeliana y de Biología Molecular, así como las disciplinas científicas para abordar la interacción entre condiciones edafoclimáticas y el CFBNM. La alta dependencia de ese carácter sobre las condiciones edafoclimáticas de la Sierra Mixe debe ser superado.
El modelo de la simbiosis de plantas leguminosas con bacterias del género Rhizobium en la fijación biológica de Nitrógeno funciona en condiciones edafoclimáticas muy amplias. Este modelo sugiere la posibilidad y el reto para la ciencia de lograrlo también en la simbiosis de maíz y las bacterias fijadoras de Nitrógeno.
La pregunta es sobre la conveniencia para el mundo de que la inversión necesaria para la investigación estratégica requerida se realizara con recursos públicos o con capital privado. Esto último ya está en proceso, dada la posibilidad de obtención de jugosas ganancias al capital en el entorno mundial, con la protección de la generación de patentes. Sin embargo, este camino, lo que inevitablemente logrará, es que el beneficio del uso del CFBNM se sesgue hacia la producción de maíz forrajero en la agricultura industrial, y deje fuera a millones de pequeños productores de maíz.
Antonio Turrent FernándezUn grupo de colegas de seis instituciones nacionales está ejecutando un proyecto de 4 años financiado por el CONACYT que tiene dos objetivos centrales: 1) hacer la descripción varietal de la variedad nativa poseedora del CFBNM y registrarla en el Catálogo Nacional de Variedades Vegetales, para lograr el título de obtentor social a favor de los productores de maíz de la Sierra Mixe y 2) estudiar la herencia del carácter y transferirlo a variedades nativas y modernas dentro de los límites edafoclimáticos del país que marca la Sierra Mixe.
Los productores de maíz de la Sierra Mixe han prestado un gran servicio a la humanidad que llegará a tener grandes efectos sobre la seguridad alimentaria y la sustentabilidad ecológica mundial. •