A partir del aislamiento de un hongo endófito (microorganismo que vive dentro de los tejidos vegetales), encontrado en una planta medicinal tropical del género Piper, un equipo formado por científicos de la Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), del United States Department of Agriculture (USDA — Departamento de Agricultura de Estados Unidos) y de Embrapa Meio Ambiente (SP) identificó sustancias con potencial herbicida y antifúngico. Entre ellas, una inédita en la literatura científica — bautizada por los científicos como compuesto "2" (5,10-di-hidroxi-1,7-dimetoxi-3-metil-1H-benzo[g]isocromeno-6,9-diona) — que mostró un desempeño comparable o superior al de algunos pesticidas sintéticos ya comercializados.
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El estudio constituye el primer registro de la actividad biológica de esta sustancia, ampliando el abanico de moléculas naturales que pueden explorarse para desarrollar defensivos agrícolas alternativos a los pesticidas sintéticos. "Estos microorganismos endófitos son un reservorio prometedor y todavía poco explorado de metabolitos bioactivos, capaces de generar soluciones innovadoras para la agricultura", afirma el profesor de la UFMG Luiz Henrique Rosa.
Microorganismos aliados e invisibles
Los hongos endófitos viven en el interior de los tejidos vegetales durante parte o todo el ciclo de vida de la planta sin causar síntomas aparentes de enfermedad. Por el contrario, en muchos casos establecen una relación de simbiosis armónica en la que ambos organismos se benefician. Mientras el hongo encuentra protección y nutrientes, la planta recibe sustancias químicas que pueden fortalecerla frente a herbívoros y patógenos.
"Esa capacidad de producir metabolitos variados ya despertaba interés científico hace algunas décadas", afirma Rosa. "Sin embargo, el ritmo de los descubrimientos se ha intensificado ante la demanda de bioinsumos que sustituyan o complementen a los pesticidas sintéticos. Además de reducir los impactos ambientales y los riesgos para la salud humana, los defensivos de origen biológico pueden enfrentar uno de los mayores problemas actuales del campo: la creciente resistencia de plagas y enfermedades a los productos químicos sintéticos convencionales", destaca el profesor.
Sobre el hongo aislado
Entre los microorganismos endófitos aislados sobresalió un hongo identificado como Fusarium sp. UFMGCB 15449. El género Fusarium, perteneciente a la familia Nectriaceae, es uno de los más extendidos del planeta, con más de 70 especies descritas. Ampliamente encontrado en el suelo, en plantas y en sustratos orgánicos, el grupo es conocido tanto por su capacidad de causar enfermedades en cultivos agrícolas como por producir sustancias de interés biotecnológico.
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Según la investigadora de la UFMG Debora Barreto, algunas especies de Fusarium son reconocidas como importantes productoras de micotoxinas, capaces de interferir en el sistema inmunológico de plantas y animales. Al mismo tiempo, investigaciones previas ya habían registrado la acción antimicrobiana de endófitos de este género en cafetos y en especies medicinales como Dioscorea zingiberensis. "El estudio llevado a cabo por el equipo de la UFMG, Embrapa Meio Ambiente y el Departamento de Agricultura de Estados Unidos profundiza esta línea de investigación, revelando nuevas posibilidades de uso", afirma.
El hongo estudiado fue recolectado en el Parque Estadual da Floresta do Rio Doce (MG) en julio de 2017, y almacenado en la Colección de Microorganismos y Células de la UFMG. Su identificación implicó técnicas avanzadas de biología molecular, incluyendo análisis de secuencias de ADN y comparación con datos depositados en GenBank, base que permite el acceso de la comunidad científica a información actualizada y exhaustiva sobre secuencias de ADN.
A pesar de confirmarse el género Fusarium, los científicos no lograron determinar con precisión la especie debido a las complejidades taxonómicas del grupo. Esto no es raro, ya que Fusarium presenta registros variables e inconsistentes en la literatura científica. Aun así, la caracterización morfológica y genética fue suficiente para avanzar en las pruebas con los metabolitos producidos.
Sustancias metabólicas encontradas y el potencial del "compuesto 2"
El extracto del hongo se sometió a un bioensayo en semillas de lechuga (Lactuca sativa) y Agrostis stolonifera (grama bentgrass), modelos vegetales comunes en estudios de herbicidas. Tres metabolitos fueron aislados: anhidrofusarubina (potencial antimicrobiano y antibacteriano), javanicina (actividad antimicrobiana) y el compuesto "2".
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A concentraciones de 1 mg/mL, todos los compuestos mostraron una actividad fitotóxica significativa, inhibiendo completamente la germinación de semillas de malezas — un efecto comparable al del herbicida sintético acifluorfeno en la misma dosis. Ensayos adicionales con lenteja de agua (Lemna), especie frecuentemente utilizada por la industria de pesticidas para medir toxicidad, confirmaron el potencial. Los compuestos mostraron valores de IC50 (concentración necesaria para reducir el crecimiento en un 50%) muy inferiores a los de herbicidas ampliamente usados, como glifosato y clomazona.
Para la investigadora de Embrapa Meio Ambiente Sonia Queiroz, en cuanto a la actividad antifúngica, las pruebas contra el patógeno agrícola Colletotrichum fragariae también fueron alentadoras. El metabolito "2" se destacó con zonas de inhibición más amplias que las de fungicidas naturales usados como referencia, como carvacrol y timol. Los demás metabolitos, aunque menos expresivos, también mostraron actividad, indicando espacio para optimizaciones químicas.
Alternativas para la agricultura global
Los pesticidas sintéticos se utilizan desde la década de 1940 para proteger los cultivos de malezas, insectos y hongos. Como resultado, ha habido un aumento de la productividad agrícola, pero también han surgido problemas ambientales, intoxicaciones humanas y desequilibrios ecológicos.
Actualmente, el sector agrícola enfrenta un dilema: mantener una producción suficiente para alimentar a casi 10.000 millones de personas en 2050, pero con menos impacto ambiental y mayor eficiencia en el uso de recursos. "En este escenario, bioinsumos como los metabolitos de hongos endófitos aparecen como alternativas prometedoras, capaces de unir eficacia en el campo y sostenibilidad", afirma Sonia Queiroz.
El estudio refuerza la importancia de la biodiversidad brasileña como uno de los mayores patrimonios científicos del planeta. Bosques tropicales, cerrados y otros biomas albergan microorganismos aún poco explorados que pueden generar innovaciones en salud, agricultura e industria.
"En el caso del Fusarium endófito aislado en Minas Gerais, el trabajo marca el inicio de un proceso que puede culminar en nuevos herbicidas y fungicidas comerciales", sostiene el profesor Luiz Henrique Rosa.
Para ello, los investigadores destacan que aún se requieren etapas adicionales: estudios sobre los blancos moleculares de los metabolitos, análisis de seguridad ambiental y toxicológica, además de la posibilidad de modificar estructuralmente las moléculas para aumentar su eficacia.
Frontera científica
Los resultados iniciales abren camino a investigaciones más aplicadas, incluyendo la evaluación del desempeño de los compuestos en condiciones de campo y su integración en formulaciones comerciales. También existe interés en explorar el fenómeno de la hormesis observado en los ensayos, en el que dosis bajas estimularon el crecimiento vegetal, indicando potencial para usos diferenciados.
"Estamos ante una frontera científica en la que microorganismos invisibles pueden convertirse en aliados estratégicos de la agricultura", concluyen los autores.
Fuente: embrapa.br
