Microdispositivos tipo “suelo en un chip” permiten observar en vivo la movilidad de rizobios clave para biofertilizantes

Un equipo de investigadores del CONICET (en Argentina) y de la Universidad de Chile diseñó diminutos laboratorios plásticos que reproducen, con fidelidad inédita, la estructura de suelos agrícolas. Estas plataformas, del tamaño de la yema de un dedo, recrean granos y poros anegados de nutrientes para seguir al microscopio el “nado” de bacterias promotoras del crecimiento vegetal como Bradyrhizobium diazoefficiens. El hallazgo abre la puerta a optimizar biofertilizantes y su inoculación en cultivos de leguminosas.

En apenas unos milímetros de largo, los “suelos en un chip” (SOCs) reúnen partículas que imitan la arena o la textura limosa de la tierra, conectadas por canales líquidos donde se introducen bacterias del suelo. Este confinamiento micrométrico —permitido gracias a un plástico transparente permeable al oxígeno— ofrece una ventana única para estudiar en tiempo real cómo los rizobios se desplazan, reconocen las raíces y forman nódulos que fijan nitrógeno atmosférico.

«En un gramo de suelo viven cerca de 10 mil millones de microorganismos», explica la doctora Verónica Marconi (CONICET–UNC). «Con los SOCs podemos observar, a través de un microscopio, su comportamiento en un entorno simplificado pero realista en cuanto a porosidad y confinamiento».

Doble hélice de propulsión

Las bacterias del género B. diazoefficiens poseen dos tipos de flagelos —los motores filamentosos que les permiten nadar— y hasta ahora se desconocía la función específica de cada uno en su hábitat natural. En la capa líquida que rodea a los granos, los rizobios deben avanzar hacia la raíz y establecer una relación simbiótica que convierte nitrógeno gaseoso en amoníaco, nutriente esencial para la planta.

“Al simular suelo real, vimos que cuando los poros son del mismo tamaño de la bacteria, los flagelos delgados y laterales no aportan ventaja sobre el flagelo subpolar más grueso», señala Marconi. «Esto sugiere que la anatomía flagelar se ajustó evolutivamente a distintos tipos de confinamiento».

De la física a la biotecnología

El desarrollo de los SOCs surgió de la colaboración entre tres grupos: el laboratorio de microfluídica de María Luisa Cordero en la Universidad de Chile, que fabricó los chips; el equipo de modelado computacional de Marconi en el Instituto Enrique Gaviola (CONICET–UNC), que diseñó in silico la red de canales; y el laboratorio de Aníbal Lodeiro en el Instituto de Biotecnología y Biología Molecular (CONICET–UNLP), experto en rizobios del suelo.

«El uso de microcanales nos permitió medir directamente la velocidad de nado y la eficiencia de colonización de bacterias salvajes y de cepas modificadas genéticamente», agrega Marconi. «Así identificamos cuáles se acercan más rápido a la raíz y pueden nodular con mayor eficacia».

Hacia biofertilizantes más eficientes

Entender la motilidad bacteriana en espacios estrechos es clave para optimizar la formulación de biofertilizantes: elegir cepas con mejor movilidad en el tipo de suelo adecuado y definir la forma óptima de inoculación —en surcos, junto a semillas o mediante riego— para asegurar un desarrollo vegetal más sostenible.

«Si logramos combinar un antibiótico o compuesto que debilite selectivamente la matriz protectora de biofilms con rizobios de gran nado, podríamos liberar microecosistemas microbianos justo en las raíces», plantea la investigadora. «Es un punto de partida para futuras aplicaciones agroindustriales y biotecnológicas».

Referencias bibliográficas:

Monteiro, M.P., Carrillo-Mora, J.P., Gutiérrez, N. et al. Soil-mimicking microfluidic devices reveal restricted flagellar motility of Bradyrhizobium diazoefficiens under microconfinement. Commun Biol 8, 662 (2025). https://doi.org/10.1038/s42003-025-07811-8

Carrillo-Mora, J. P., Monteiro, M. P., Lodeiro, A. R., Marconi, V. I., & Cordero, M. L. (2025). Damage and recovery of flagella in soil bacteria exposed to shear within long microchannels. Physics of Fluids, 37(1). https://doi.org/10.1063/5.0249990

Por Daniel Ventuñuk
En base al artículo de Miguel Faigón