El suelo se caracteriza por ser un sistema complejo, heterogéneo, con niveles variables de materia orgánica (MO) y minerales facilitando el flujo y retención de aire y agua. Además, posee una población activa de microorganismos (bacterias, hongos etc.), insectos y fauna con un rol relevante en la calidad del suelo, crecimiento vegetal y el ciclo del carbono.

El contenido de materia orgánica no solo determina en gran parte la disponibilidad de nutrientes, sino que también influye en la actividad enzimática de los microorganismos del suelo. La materia orgánica está compuesta mayoritariamente por carbono (aproximadamente un 58%) y, normalmente, se estima a partir del contenido de éste. Así, la materia orgánica del suelo (MOS) es igual al carbono orgánico del suelo (OC) multiplicado por 1,72 (Coeficiente de Waksman).

RELACIÓN CARBONO – ENZIMAS CELULASAS Y ß-GLUCOSIDASAS

En la naturaleza el Carbono (C) se encuentra en forma orgánica e inorgánica. El carbono inorgánico (IC) se encuentra en su mayoría en estado gaseoso. Por su parte, el carbono orgánico (OC) se encuentra formando parte de moléculas vitales de todo ser vivo como son; hidratos de carbono, proteínas, ácidos nucleicos, lípidos y, además, forma parte del humus del suelo como resultado de la descomposición de fuentes orgánicas por parte de los microorganismos (residuos de plantas y animales, exudados de raíces, microorganismos vivos y muertos y biota del suelo) y que es incorporado al suelo como materia orgánica siendo el OC la principal fuente de energía de los microorganismos heterótrofos del suelo durante este proceso.

De esta forma la transformación del IC atmosférico (CO₂) a OC es realizado principalmente por las plantas vía fotosíntesis y algunas bacterias quedando el C inmovilizado de forma temporal en los organismos vivos. Posteriormente, estos organismos llevan a cabo sus procesos metabólicos (respiración celular, reacciones enzimáticas, etc.) liberando tanto CO₂ a la atmósfera como IC y cuando mueren (plantas, animales, microorganismos) principalmente bacterias y hongos por medio de la acción de exo-enzimas, mineralizan los compuestos orgánicos provocando el retorno de una alta proporción del C a la atmósfera en forma de CO₂ (IC) lo que se conoce como mineralización de la materia orgánica.

En este proceso juegan un papel fundamental las enzimas Celulasas y ß-glucosidasas.

ACCIÓN DE LAS CELULASAS Y ß-GLUCOSIDASAS

Entre los componentes y estructuras vitales que forman la biomasa del suelo podemos encontrar múltiples polisacáridos complejos difíciles de degradar debido a su heterogeneidad y tipo de estructura, como es el caso de la celulosa.

La celulosa es el carbohidrato más abundante presente en los residuos vegetales/materia orgánica en la naturaleza y estructuralmente está compuesto por muchas unidades de glucosa, más 2.000 unidades, unidas a través de enlaces β-glucosídicos (1,4). Además, las moléculas de celulosa se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno configurando cristales con una disposición tan comprimida que forman estructuras insolubles, de manera que, ni el agua ni la mayoría de enzimas pueden penetrar en esta estructura. Esto es lo que conocemos químicamente como celulosa cristalina.

La descomposición de la celulosa se efectúa por la acción combinada de varios grupos de enzimas que realizan una hidrólisis total de la celulosa convirtiéndola en glucosa disponible para los microorganismos incorporando anualmente millones de toneladas de glucosa al suelo. Dicha descomposición se produce en tres etapas en las que participan uno de los principales grupos de enzimas “las celulasas” entre las que destacan dos tipos: las Exoglucanasas y las Endoglucanasas.

• En la primera etapa actúan las Exoglucanasas que son las únicas enzimas capaces de penetrar en la estructura cristalina de la celulosa hidrolizando los enlaces glucosídicos terminales y rompiendo dicha estructura transformando la celulosa cristalina en celulosa amorfa. La celulosa amorfa es una forma de celulosa soluble.
• En la segunda, intervienen las Endoglucanasas que catalizan la reacción que transforma la celulosa amorfa en celobiosa. La celobiosa es una forma más simple constituida por un dímero de glucosa.
• En la última etapa, entran en acción otro tipo de enzimas denominadas ß-glucosidasas que catalizan la ruptura del enlace ß-glucosídico que une las dos moléculas de glucosa del dímero de la celobiosa dando lugar a moléculas de glucosa libres que pueden ser captadas por los microorganismos del suelo para la generación de energía o producción de biomasa.

En cuanto a la ß-glucosidasa, la acción de esta enzima es decisiva en la degradación final de la celulosa en glucosa. Su actividad está directamente correlacionada con el contenido de carbono orgánico del suelo representando un aporte importante de energía para los microorganismos que habitan en él, además de regular la concentración de celulasas de forma inversamente proporcional a su actividad, es decir, si se reduce la actividad de las ß-glucosidasas, aumenta la concentración de celobiosa y se inhibe la acción de las celulasas y, con ella, la mineralización de compuestos orgánicos del suelo y viceversa.

Bacterias como Streptomyces, Pseudomonas y Bacillus y hongos como Trichoderma y Phanerochaete y las bacterias del género Cellulomonas (aerobio) y Clostridium thermocellum (anaerobio) producen uno, dos o tres de los tipos de enzimas celulolíticas que cooperan en la degradación de la celulosa.

EFECTOS EN EL OLIVO

• Las celulasas y ß-glucosidasas son enzimas determinantes en el ciclo del carbono.
• Aumentan la disponibilidad de carbono orgánico en forma de glucosa disponible en el suelo agrícola.
• Representan un aporte importante de energía para los microorganismos que habitan en él
• Activan el crecimiento y desarrollo de la planta.
• Ayuda a la descomposición de la materia orgánica.
• Incrementa las poblaciones de microorganismos beneficiosos en la rizosfera (PGPR).
• Potencian, no solo un aumento de la disponibilidad de nutrientes y recursos a disposición de la planta sino también una mayor fertilidad del suelo.
• Favorecen la liberación de carbono inorgánico a la atmósfera liberando CO₂

¿CÓMO RECUPERAR Y POTENCIAR LA FERTILIDAD DEL SUELO? 

Cada suelo agrícola tiene sus propias características que lo hacen único y responde de forma distinta a los tratamientos. De aquí la importancia de realizar un estudio bioquímico personalizado del suelo, testando y seleccionando aquellos bioestimulantes con mayor actividad sobre las poblaciones de bacterias PGPR que mejor se adapten a las necesidades del suelo y diseñar tratamientos personalizados capaces de mejorar sus propiedades fisicoquímicas y biológicas del suelo y favorecer su fertilidad y biodiversidad. 

BIBLIOGRAFÍA

• Schwarz, W. H. (2002). Las celulasas y su aplicación en la degradación de desechos agroindustriales. Revista Colombiana de Biotecnología, 4(1), 6-13.
• Ambrosino, M. L.; Lucero, C. T.; Pagliero, F.; Lorda, G. S.; Ithurrart, L. S.; Torres, Y. A.; Busso, C. A. (2020). Actividad enzimática celulasa y fosfatasa del suelo luego de una quema controlada en un pastizal semiárido.
• MAPA DEL CARBONO ORGÁNICO DEL SUELO EN ESPAÑA Estimación a partir de los datos del Inventario Nacional de Erosión de Suelos. Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico (MITECO)
• Microorganismos degradadores de materia orgánica y sus efectos sobre la calidad del suelo.