Históricamente en la agricultura se ha tenido que lidiar con malezas que impiden o compiten con el crecimiento de los cultivos. Si bien en la actualidad muchos prefieren cambiar el concepto de maleza por plantas que crecen en lugares indeseados, o especies invasoras, el problema se mantiene. Entre la generación de resistencia a productos químicos, y la prohibición de principios activos, los agricultores cuentan con menos alternativas para su control, por lo que atender esta carencia se vuelve urgente.
Según la Base de datos Internacional sobre Malas Hierbas Resistentes a los Herbicidas, actualmente se reportan 534 casos únicos de malas hierbas resistentes a herbicidas en todo el mundo. Además, las arvenses han desarrollado resistencia a 21 de los 31 lugares de acción herbicida conocidos y a 168 herbicidas. Un dato no menor sobre la falta de innovación en el área es que en los últimos 40 años no se han comercializado nuevos modos de acción herbicida.
Si bien se trata del segmento menos desarrollado de los bioinsumos, los bioherbicidas asoman como alternativas y potenciales soluciones a una situación que, actualmente se levanta como uno de los mayores -para algunos el mayor- problemas para los productores, y que en casos severos de infestación puede llegar a provocar la pérdida total de la producción.
UN PROBLEMA MAYÚSCULO
Para graficar lo que significan las malas hierbas, solo en Estados Unidos cubren más de 100 millones de acres, cerca de 40,5 millones de hectáreas, o el tamaño total del estado de California. Mientras que el mercado de herbicidas se estima actualmente en US$43 mil millones, el de bioherbicidas no supera los US$100 millones. Una enorme brecha que da cuenta de una necesidad de mercado que requiere ser resuelta.
“Dentro de los problemas del sector agrícola están las malezas, que es de los más grandes, y que en este momento tiene muy pocas, por no decir ninguna, soluciones de origen biológico”, dice Jorge Nitsche, gerente técnico del área agrícola de Botanical Solutions. Por eso se ha convertido en uno de los focos de la empresa, que está en la etapa previa de desarrollo de una solución para preemergencia y otra para postemergencia de malezas.
Orobanche (Phelipanche ramosa) en cursiva es una maleza parásita de difícil control que afecta las plantaciones de tomate.
Entonces, ¿qué está retrasando el desarrollo y llegada al mercado de nuevos bioherbicidas? Son varios los frentes de ataque de los bioherbicidas, que pueden ser a base de microorganismos, extractos vegetales, edición genómica, o ARN interferente (ARNi),por mencionar algunos. Cualquiera sea el enfoque, cuando se trata de los principales cuellos de botella que interfieren con su avance en el mercado, la respuesta es multifactorial.
LARGO TIEMPO DE DESARROLLO
La Dra. Diana Zabala realizó su tesis doctoral investigando potenciales soluciones bioherbicidas a base de ARNi, una tecnología que busca silenciar la expresión de genes vitales para el desarrollo de la planta objetivo. De esta forma, el gen no se expresa y la planta no puede desarrollarse. En pocas palabras, se puede explicar como un mecanismo en que la planta no logra desarrollarse y se muere.
Uno de los principales cuellos de botella con los que se encontró fue el tiempo que requiere el desarrollo de un producto de este tipo. “Me tomó cuatro años desarrollar la metodología en la que trabajé, que era solo una parte del desarrollo total. Como la investigación todavía es muy incipiente, es mucha prueba y error para dar con resultados que permitan avanzar”, relata.
Un ejemplo de esto es una investigación desarrollada por el CABI y sus socios, que estudia la posibilidad de utilizar insectos especialmente seleccionados para controlar la propagación y el impacto de una especie invasora en América del Norte, y recientemente entregó resultados prometedores. El proyecto es el fruto de más de 25 años de investigación y la colaboración de varias instituciones, que finalmente cuenta con la aprobación de las autoridades canadienses y estadounidenses para la cría y liberación de dos insectos para el control de la mostaza de ajo (Alliaria petiolata).
PLANTAS QUE CONTROLAN PLANTAS
El poder protector de las plantas está dentro del conocimiento ancestral, y sus efectos alelopáticos a través de la exudación radicular o en la descomposición de sus hojas, es ampliamente conocido. Pero extraer esas sustancias específicas, y lograr que generen esos mismos efectos dentro de una formulación es un reto que no está del todo resuelto.
En el caso de muchos de los mecanismos para control de malezas, como extractos vegetales o ARNi, se está controlando un individuo muy similar al que se usa como controlador, incluso puede que sean parte de la misma especie. La Dra. Zabala menciona este como un gran desafío, que obliga a trabajar con altos estándares de precisión.
Jorge Nitsche agrega que “encontrar dentro de las plantas sustancias que maten otras plantas, no es nada fácil”. Además, explica que las concentraciones de principio activo que se requieren para generar los efectos deseados para la formulación de un producto son muy altas, por lo que al desarrollar hay que buscar el equilibrio entre una solución eficaz y que no requiera de altas dosis de aplicación.
SOLUCIONAR LA ESTABILIDAD EN EL AMBIENTE
MustGrow es una empresa canadiense que desarrolla soluciones biológicas a base de mostaza para la protección de cultivos. Las semillas de mostaza contienen 41 glucosinolatos de manera natural. En MustGrow extraen uno de ellos, llamado sinalbina, que reacciona creando una molécula llamada tiocianato. “El tiocianato es un bioherbicida muy activo, y a diferencia del modo de acción por contacto de la mayoría de los herbicidas, se dirige al sistema radicular, por lo que solucionamos el problema de raíz”, señala Colin Bletsky, COO de la empresa. Lo que provoca esta reacción en las plantas es un efecto de clorosis, que con el tiempo no le permite metabolizar la clorofila y termina matando a la planta.
Infestación de hoja de terciopelo asiática (Abutilon theophrasti) en cursiva en cultivo de maíz.
Bletsky explica que sus desarrollos de control de malas hierbas se encuentran en etapas tempranas de desarrollo ya que están resolviendo el problema de la hidrosolubilidad de su producto. “Debido a su solubilidad, las raíces no lo incorporan, por lo que estamos trabajando en una formulación que lo mantendrá en el sistema radicular sin arrastrarlo ni lixiviarlo al suelo para mejorar su eficacia”.
Este no deja de ser un reto para los herbicidas biológicos, y como señala Nitsche, “la mayoría de los compuestos de las células vegetales que se usan como bioherbicidas son sustancias orgánicas que están sometidas a una fácil degradación y a procesos de fijación o absorción en el suelo, por lo que sus efectos residuales tienden a ser bastante cortos”.
Para la Dra. Zabala esto es una desventaja y una ventaja a la vez. En el caso de moléculas de ARNi, indica que trabajar con ellas en laboratorio “es una pesadilla porque se degradan con mirarlas”, pero añade que es bueno como molécula asperjada porque no deja residuos en el ambiente. “Lo cierto es que uno tiene que formular una molécula que supere todas las barreras que supera un herbicida; la cutícula, la pared celular y que llegue intacta al citoplasma para que pueda actuar”. El desafío está entonces, en crear el vehículo que permita que la molécula llegue al objetivo y una vez ahí pueda actuar y luego degradarse.
Otro obstáculo para estos desarrollos es su amplio espectro de acción. “Si aplicas nuestra tecnología en una plantación de frutillas, va a matar a la maleza pero también a las plantas de frutilla. Tienes que hacerlo antes de trasplantar o plantar, es un
tratamiento presiembra”, señala el COO de MustGrow. Por lo mismo, este mecanismo de acción también presenta el problema de no permitir aplicaciones posteriores, por lo que no funcionan como solución para el ciclo completo del cultivo.
¿Quiénes están trabajando en estas tecnologías?
Son varias las empresas y startups que están incursionando en este segmento, dentro de las que destacamos las siguientes:
Invasive Species Corporation: Esta compañía busca desarrollar un producto biológico con un nuevo método de acción para atender la demanda por soluciones que no generen resistencia ni dejen residuos en el ambiente, y que a la vez sean rentables. Para eso están trabajando con dos líneas paralelas: usan inteligencia artificial y machine learning para encontrar bioherbicidas que cumplan con los parámetros especificados, y aprovechando su experiencia en otros segmentos de bioprotección, siguen una bioprospección interna que los lleve a encontrar soluciones definitivas.
Micropep: La empresa de micropéptidos busca desarrollar soluciones basadas en moléculas proteínicas cortas producidas de forma natural por las células vegetales. En los últimos años han anunciado colaboraciones con otras empresas para acelerar sus desarrollos, pero actualmente sus dos productos en cartera se encuentran en etapa de exploración, con ensayos de laboratorio para comprender mejor sus potenciales efectos.
MOA Technologies: Con sede en Oxford, MOA se dedica en su totalidad al desarrollo de soluciones nuevas, seguras y eficaces para el control de las malas hierbas. Su enfoque se basa en nuevas formas de observar las plantas, de manera de adquirir una perspectiva única de cómo funcionan y cómo responden a los herbicidas.
Harpe Bio: Es quizá la más avanzada del segmento, con herbicidas biológicos que controlan incluso las malas hierbas resistentes a los productos químicos sintéticos. Su tecnología utiliza una serie de extractos vegetales para proporcionar una protección natural superior de los cultivos. La serie de extractos vegetales sirve como plataforma que puede ajustarse para adaptarse a diferentes escenarios de control de malas hierbas.
KUVU Bio Solutions: Es una plataforma que se enfoca en desarrollar herbicidas biológicos para mejorar el rendimiento de los cultivos, combatir las malas hierbas resistentes a los herbicidas y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero causadas por los herbicidas químicos sintéticos. Esta plataforma permitió el desarrollo de The Toothpick Project: Si bien esta iniciativa nació por un problema específico, logró encontrar una solución. Enfocados en explotaciones agrícolas africanas, seleccionaron cepas locales de hongos que producen cantidades inusualmente altas de aminoácidos específicos para combatir la Striga, una devastadora planta invasora capaz de arrasar con el total de la cosecha. La solución fúngica actúa específicamente sobre la mala hierba en lugar del cultivo, permitiendo aumentar el rendimiento de campos infestados entre un 42% y un 56%.
crop.zone: Esta alternativa eléctrica permite a los agricultores que buscan un método sostenible y confiable para el control de las malas hierbas y la desecación de los cultivos, contar con una solución sin residuos químicos. Su tecnología apoya tanto la agricultura regenerativa como la ecológica y funciona de manera inmediata, permitiendo que los cultivos agronómicos se establezcan sin necesidad de esperar la degradación de los principios activos.
SOLUCIONES PARA EL FUTURO
El segmento se desarrolla con mucho trabajo colaborativo entre universidades, empresas y centros de investigación, que buscan avanzar en la investigación de bioherbicidas. En el caso de los desarrollos a base de ARNi y en palabras de la Dra. Zabala, la llegada de estas soluciones al mercado todavía está lejos. “Creo que todavía están a unos diez años de comercializarse, porque primero hay que hacer mucha investigación básica y es muy diferente a lo que se tiene en control de plagas, pero creo que el que lo logre va a abrir la puerta para que más empresas lleven sus desarrollos al mercado”.
Respecto a la posición de los bioherbicidas dentro de la bioprotección de cultivos, Bletsky señala que “es un área muy difícil de resolver y creo que va a tomar una multitud de diferentes tecnologías para albergar esa aplicabilidad”, pero es optimista y agrega que “si nos fijamos en lo que hacíamos hace 25 años en biofungicidas o bionematicidas, han evolucionado tremendamente con el tiempo, por lo que ahora estamos investigando y aprendiendo mucho para que en el futuro tengamos estas soluciones bioherbicidas a la mano de los productores”.
Nitsche complementa que las nuevas tecnologías tienen el potencial de acercar y acelerar los avances que se han logrado hasta el momento, donde varias empresas están en la carrera por alzarse sobre los obstáculos que representa el desarrollo, formulación y salida al mercado de los herbicidas biológicos.
Los entrevistados concluyen que los bioherbicidas deben pensarse como una parte de la caja de herramientas de los agricultores, que combinadas entreguen la solución para controlar las especies vegetales invasoras. Además, la inversión debe dirigirse a las etapas tempranas de desarrollo para permitir que avancen y se conviertan en soluciones concretas y comercialmente escalables.
