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Por CEAZA

Reciente investigación aplicó una metodología de preacondicionamiento a esta planta, que sobrevivió a siete meses sin agua, buscando replicarla a futuro en plantas de interés agrícola y así optimizar su crecimiento bajo condiciones poco favorables de agua, suelo y temperatura.

Debido a su aridez, en Chile se encuentra el desierto más seco del mundo: el desierto de Atacama. Cuesta imaginar que, en un lugar con precipitaciones escasas, pueda desarrollarse la vida. Sin embargo, son muchas las especies que viven y sobreviven en este lugar, y que, por ende, se convierten en foco de interés de la comunidad científica con miras a la adaptación ante el cambio climático. Entre ellas, está el Aloe vera, popularmente conocido por sus propiedades dermatológicas.

Sin embargo, un reciente estudio ha puesto el foco en otra de las propiedades de esta planta: las diversas estrategias de respuestas y adaptaciones que le permiten sobrevivir en diferentes condiciones de estrés abiótico; es decir, una situación no ideal para su crecimiento y desarrollo ligado a actores no vivos: falta de agua, falta de nutrientes, altas o bajas temperaturas, etc.

Preacondicionamiento

El estudio “El preacondicionamiento para el déficit de agua ayuda al Aloe vera para superar la sequía a largo plazo durante la estación más seca del desierto de Atacama”, fue desarrollado por científicos de la Universidad Arturo Prat junto al investigador de CEAZA, Dr. Enrique Ostria; investigación desarrollada en la estación experimental Canchones de esta casa de estudios, en Pozo Almonte, Región de Tarapacá.

La investigación tomó como base a estudios anteriores desarrollados por la comunidad científica de la Universidad Arturo Prat. “En ellos se encontró una buena capacidad antioxidante, producción de azúcares y solutos compatibles de sus hojas al estar sometidas a condiciones de déficit hídrico, y también, por la propiedades medicinales, farmacéuticas y nutricionales que presenta”, aclara el Dr. Ostria.

“Aloe es una planta que tiene una utilidad alimentaria, farmaceútica y cosmética”, complementa el Dr. José Delatorre-Castillo, investigador de la Universidad Arturo Prat. “Entre sus beneficios, se mencionan sus capacidades inmunomoduladoras, cicatrizantes, gastroprotectoras, antimicrobianas y antioxidantes.  Desde la perspectiva del cambio climático, aloe es una planta que se adapta a condiciones de estrés hídrico, por lo que se puede y se debe cultivar con muy poca agua”, añade.

Respecto al preacondicionamiento de la investigación, el Dr. Ostria explica que consiste en la preparación de una planta a una condición determinada que aún no vive. “En este caso en particular, antes de someterla al tratamiento de sequía, a las plantas se les prepara ante la eventual escasez de agua, disminuyendo la cantidad de riego a niveles sub-óptimos, pero no letales”, aclara.

Fotosíntesis incluso sin agua

De esta forma, y luego de que las plantas de Aloe vera del estudio estuvieron sin agua por siete meses, igualmente se mantuvieron vivas y activas metabólicamente. “El Aloe vera tiene hojas suculentas. Esto es un tejido especialmente adaptado para almacenar agua. Por lo tanto, la suculencia más el tipo de fotosíntesis CAM es una combinación sumamente eficiente para lidiar con largos períodos de escasez de agua”, agrega el Dr. Ostria.

La fotosíntesis CAM (sigla en inglés para Crassulacean Acid Metabolism) es el nombre genérico de un grupo de plantas que presentan una variación en su metabolismo fotosintético, continúa el investigador. “El Aloe vera es una planta que acumula dióxido de carbono durante la noche en forma de ácidos orgánicos, y durante el día, los ácidos orgánicos se descarboxilan, liberando CO2, para que luego sea utilizado para producir azúcares mediante el proceso fotosintético”.

Respecto a estos azúcares, el Dr. Ostria precisa que la fotosíntesis tiene como objetivo producir azúcares que pueden ser utilizados para distintos fines, siendo uno de ellos ayudar a la planta para que pueda adquirir agua de su entorno, por medio de ajustes osmóticos.

“Entonces, lo que se plantea, es que la planta sigue realizando fotosíntesis a tasas muy pequeñas cuando está sin agua, porque generar azúcares le ayudaría a adquirir la más mínima cantidad de agua que tenga disponible, sea cual sea su fuente”, añade el científico. “Además, le ayuda a mantener otro proceso vital que es la respiración celular. En general, las plantas pueden sobrevivir sin hacer fotosíntesis por algunos días, pero si la respiración se detiene, la planta muere”.

Activar mecanismos en otras plantas

De esta forma, otra de las finalidades de este tipo de estudios, es el desarrollo de soluciones biotecnológicas basadas en la capacidad del Aloe Vera de sobrevivir a varios meses sin riego, permitiendo que otras plantas, sobre todo comestibles, adquieran estas propiedades y puedan sobrevivir a las condiciones áridas que trae el cambio climático. “Cualquier planta puede ser sometida a tratamientos de preacondicionamiento. Por lo tanto, esta preparación activa mecanismos en la planta para lidiar con condiciones poco favorables”, especifica el Dr. Ostria.

“La magnitud de la respuesta dependerá de una combinación entre el preacondicionamiento y las características propias de la planta en cuanto a morfología, anatomía y fisiología”, añade el investigador, explicando también que las plantas que ya viven en ambientes con poca disponibilidad de agua, o que presentan mecanismos de tolerancia, tendrán una mejor respuesta. “Sin embargo, esta investigación, y en particular, la metodología de preacondicionamiento, puede ser aplicada sobre plantas de interés agrícola, con el fin de mejorar u optimizar su crecimiento bajo condiciones poco favorables de agua, suelo, temperatura, entre otros”, concluye.

Respecto a la trascendencia de este estudio, el Dr. Delatorre-Castillo menciona que las especies nativas que prosperan en el desierto de Atacama tiene características únicas, que las hacen tolerantes a diversos tipos de estrés como son la alta radiación, el déficit hídrico, la salinidad, entre otros. “De allí la importancia de la investigación, a fin de que tanto las mismas especies como sus genes puedan contribuir a desarrollar una agricultura sustentable y resiliente, en condiciones de extrema aridez”, subraya.

Cabe mencionar que la investigación “El preacondicionamiento para el déficit de agua ayuda al Aloe vera para superar la sequía a largo plazo durante la estación más seca del desierto de Atacama”, fue liderada por José P. Delatorre-Castillo (U. Arturo Prat), y contó con la participación de Kung Sang Lay (U. Arturo Prat), Jorge Arenas-Charlín (U. Arturo Prat), Isabel Sepúlveda-Soto (U. Arturo Prat), Liliana Cardemil (U. de Chile), y Enrique Ostria (CEAZA).

Por CEAZA

En el Norte de Chile, en el Centro Científico CEAZA estudian las interacciones de la planta Tillandsia landbeckii (su nombre común es Calachunca) y microorganismos en un ambiente de alta radiación y sequía. Avances de investigación fueron dados a conocer en el Simposio ISME 18 desarrollado en Suiza.

Chile ofrece un gran laboratorio natural para estudios biológicos. Específicamente, en la zona de Caldera, Región de Atacama, el Laboratorio de Microbiología Aplicada del Centro Científico CEAZA ha estudiado a Tillandsia landbeckii o “Calachunca”, una planta de características muy particulares que ha logrado adaptarse para sobrevivir en condiciones extremas.

Recientemente, la Dra. Alexandra Stoll, líder del Laboratorio de Microbiología Aplicada del CEAZA expuso en ISME 18, uno de los encuentros más destacados a nivel internacional en materia de ecología microbiana. La especialista explicó que “nos enfocamos en estudiar las interacciones planta-microorganismos en un sistema naturalmente árido, lo cual tiene relevancia para comprender estas interacciones en el contexto de la tolerancia a la sequía en general. Usamos como modelo a Tillandsia landbeckii, una planta altamente adaptada a las condiciones extremas del desierto de Atacama, y su microbiota asociada”.

Adaptarse o morir
Las Tillandsias son plantas casi exclusivas del continente sudamericano que se adaptaron a vivir como epífitas, es decir, crecen apoyadas sobre los troncos o ramas de otras plantas o rocas, tanto en la selva subtropical como en el desierto. La Dra. Stoll detalla que “sus raíces únicamente las afirman en un lugar, mientras que sus hojas tienen estructuras especializadas para captar agua y nutrientes desde las precipitaciones o niebla. Además, estas plantas realizan la vital fotosíntesis en dos etapas (plantas CAM), abriendo sus estomas solo de noche, para reducir la pérdida de agua y capturar CO2”.

En el caso de la planta estudiada, Tillandsia landbeckii es una planta nativa del desierto de Atacama, que habita principalmente en dunas y cerros en Arica, Iquique y Caldera, donde está expuesta al paso regular de la neblina costera. Sin raíces se mantiene en un lugar, porque al crecer, el viento tapa los mismos tallos antiguos con arena y la afirma. Forma cojines individuales, que con los años se convierten en franjas que interceptan el paso de la neblina.

Dra. Alexandra Stoll, líder del Laboratorio de Microbiología Aplicada del CEAZA

Microorganismos benéficos
Para adaptarse a las condiciones extremas en las que vive, la Tillandsia landbeckii cuenta con una comunidad de microorganismos que contribuye en diversas funciones. De acuerdo a la Dra. Stoll, el Laboratorio de Microbiología del CEAZA mediante técnicas de secuenciación masiva está caracterizando estos microorganismos. “Pudimos observar, que la comunidad microbiana asociada a las hojas de Tillandsia landbeckii contiene especies microbianas específicas, que no se encontraron en el suelo. Además, la composición y estructura de la comunidad microbiana en el suelo es diferente a la de la hoja, así como entre un día soleado y un día con neblina”.

Asimismo, la científica destaca el papel que cumplen los microorganismos en la nutrición de la planta. “En cuanto al rol funcional de los microorganismos, registramos un aumento en las funciones microbianas a mayor disponibilidad de agua (día con neblina, mayor altura en el cerro). Encontramos en general, funciones microbianas vinculadas al ciclo de nitrógeno y transporte de minerales, lo cual sugiere un aporte microbiano a la nutrición vegetal a partir de la neblina”.

Participación en ISME 18: Un reconocimiento a la investigación científica
ISME (International Society for Microbial Ecology) es una asociación sin fines de lucro en el campo de la Ecología Microbiana. Se define como una plataforma de conexión y comunicación, que también posee dos revistas científicas de alto reconocimiento (The ISME Journal, ISME Communications). Cada dos años, se organizan los simposios ISME, reuniones internacionales que abordan la amplia gama de temas en Ecología Microbiana.

El Centro Científico CEAZA fue invitado a participar en ISME18, realizado en Lausana, Suiza. La Dra, Alexandra Stoll indica que “recibimos adicionalmente un ISME Travel Award, lo que nos permitió asistir presencialmente al evento y presentar nuestra investigación en la conferencia “MS03.2 Plant microbial ecology”, organizada por Cara Haney (Canadá) y Claudio Valverde (Argentina). Poder participar en el ISME con una exposición es un reconocimiento y una gran oportunidad para presentar los resultados científicos ante un público internacional”.

La comunidad de Guanaqueros junto a científicos del CEAZA están dando vida a un nuevo atractivo turístico de esta localidad conocida por su gastronomía y playas.

Guanaqueros atrae a miles de visitantes durante todo el año por su gastronomía marina, agradable clima y playas aptas para el baño. Pero ahora, el balneario trabaja para ofrecer un nuevo atractivo turístico a partir de su valioso patrimonio arqueológico, formado por un conjunto de 10  piedras tacitas que se encuentran en el perímetro urbano de la localidad costera.

De acuerdo a Carola Flores, arqueóloga del Centro Científico CEAZA, “las piedras tacitas son bloques de piedra con una o varias horadaciones de distintas formas utilizadas, aproximadamente, desde hace cuatro mil años, para procesar minerales y vegetales”.

“Estos tipos de sitios se encuentran en muchas partes del mundo y Chile, pero acá en Guanaqueros es interesante su gran abundancia, cercanía y asociación a sitios tipo conchal, de cementerio y junto a la costa ”, precisa la también profesora de la Escuela de Arqueología de la Universidad Austral  y directora alterna del Núcleo Milenio Upwell.

En base a este patrimonio, los propios habitantes de Guanaqueros han impulsado la idea de crear un nuevo atractivo turístico y con el apoyo de un proyecto Fondart, formalizarán la primera ruta urbana de piedras tacitas de Chile. Además, cuentan con la colaboración de especialistas del Centro Científico CEAZA, del Núcleo Milenio UPWELL y la Escuela de Arqueología de la Universidad Austral, comenzaron a capacitar a guías locales para esta misma ruta.  

Jocelyne Inostroza, gestora cultural, guía de turismo y directora del proyecto, detalla que se “busca capacitar en arqueología comunitaria a personas locales interesadas en turismo cultural, enseñándoles también a cómo reaccionar frente a un hallazgo arqueológico. Por ejemplo, a qué autoridad dirigirse en caso de un hallazgo, para hacer un rescate o resguardarlo, como en este caso de las piedras tacitas”.

“La idea es que se sumen diversos empresarios y puedan, con estas herramientas que vamos a entregar, generar nuevas formas de turismo cultural en Guanaqueros en base a los sitios arqueológicos y los pueblos originarios correspondientes, según los cementerios que se han encontrado acá también”, agregó.

Los talleres de capacitación para guías locales se realizarán entre los meses de abril y diciembre con módulos sobre arqueología, turismo cultural, ciencia ciudadana y difusión Son alrededor de 30 personas de la Región de Coquimbo que participarán de estos talleres para obtener una certificación y ser parte de la oferta turística cultural de la localidad de  Guanaqueros. 

Labor científica

El desarrollo de la “Ruta de las Piedras Tacitas” nació a partir de la necesidad de la comunidad y el interés de la ciencia de conocer el patrimonio arqueológico y cultural de Guanaqueros. Paloma Núñez, encargada de Ciencia Ciudadana del CEAZA relata que “investigadoras, investigadores y la comunidad elaboraron un primer informe autogestionado sobre la riqueza arqueológica que tiene Guanaqueros y sus alrededores. Este conocimiento generado el año 2019 sustenta todas las acciones posteriores en torno a la educación, al turismo y la colaboración con las instituciones públicas, privadas, el sector gastronómico y los pescadores, que confluyen en este territorio. Entonces, la oportunidad que entrega esta ruta de las tacitas es enorme, hay mucho interés y será un gran avance en la puesta en valor del patrimonio natural y cultural de la Región de Coquimbo”.

Asimismo, la iniciativa contempla acciones estratégicas desde el punto de vista comercial. Así lo detalla Valeria Briones, directora de Savia Consultores e integrante del equipo de trabajo del proyecto, al expresar que en esta iniciativa “mi rol consiste en apoyar el diseño de la ruta arqueológica como producto turístico y generar distintas estrategias para que podamos integrar la ruta a la oferta turística que existe actualmente en Guanaqueros. Dentro de los talleres que se están desarrollando, está considerado que realicemos algunos talleres para trabajar este producto turístico con todos sus componentes y requerimientos, identificar a los clientes y a partir de ello diseñar una estrategia comercial y un plan de marketing”.

La comunidad puede acceder a los resultados de esta investigación a través del sitio web www.aguasubterranealimari.c

En el contexto de la compleja situación hídrica de la Región de Coquimbo, el conocimiento sobre las aguas subterráneas resulta clave para que regantes, agricultores, sistemas sanitarios rurales y la comunidad, comiencen a evaluar su utilización en base a evidencia científica.

Es por eso que un grupo de investigadores del Centro Científico CEAZA y el Laboratorio PROMMRA de la Universidad de La Serena, trabajaron para saber más sobre el agua subterránea de la cuenca del Limarí y de esta manera, contribuir a mejorar la toma de decisiones respecto al manejo de los recursos hídricos subterráneos.

Los resultados fueron difundidos en una actividad realizada en Ovalle, a la que asistieron representantes de diversas asociaciones relacionadas al ámbito agrícola e instituciones públicas, interesados en informarse sobre la información obtenida por especialistas en materia hídrica.

Cartografía en 3D y 2D
La investigación “Desarrollo de un modelo 3D de reservas de agua subterránea en una plataforma web para mejorar la toma de decisión durante sequías en el río Limarí” consistió en realizar estudios hidrogeológicos en terreno con el propósito de poner los resultados a disposición de la comunidad a través de una plataforma web de acceso libre. Iniciativa que contó con el apoyo y financiamiento de ANID – FONDEF IDEA I+D 2019.

Pablo Álvarez, director del proyecto y director del Laboratorio PROMMRA destaca que “el resultado más importante fue conocer la distribución en el territorio del volumen almacenado de agua subterránea, tanto en el área como en profundidad. Me parece muy significativo que el territorio pueda contar con una cartografía en 2D y en 3D de agua almacenada en el acuífero”.

Giulia de Pasquale, posdoctorante del CEAZA y directora alterna del proyecto explica que “logramos hacer una estimación respecto al volumen del agua almacenada y establecer en qué tipo de material ese volumen es almacenado para conocer la facilidad con que puede ser extraída. Principalmente utilizamos la geofísica con un instrumento que se llama transiente electromagnético que esencialmente estudia el modo en que responde el subsuelo al pasaje de una onda electromagnética, lo que nos da información del tipo de material del suelo, cantidad y calidad del agua ya que el agua salina responde de una manera distinta respecto al agua dulce”.

Plataforma web de acceso libre
Con el propósito que la investigación científica sea útil para la comunidad, se creó el sitio web www.aguasubterranealimari.cl , donde los regantes, agricultores, instituciones públicas y habitantes del Limarí puedan acceder a la información.

Cristóbal Urquieta, administrador del proyecto detalla que el sitio web “cuenta con un visualizador y sitio de descargas con información del proyecto: datos, informes, capas. Esto, sin tener ningún software adicional, sólo con conexión a internet. Hay un visor donde se puede acceder a los datos de toda la cuenca del Limarí e información geofísica e hidrogeológica de cada subsector”.

“La plataforma permite que uno se aproxime de mejor manera a un conocimiento que es muy complejo y que además no está a la vista”, indica Pablo Álvarez.

¿Dónde hay agua almacenada?
De acuerdo a la investigadora Giulia de Pasquale, hay sectores que contarían con mayor cantidad de agua almacenada en el subsuelo, pero que existirían algunas dificultades para su extracción dadas las características del suelo.

“Donde habría mayor cantidad de agua almacenada es en la formación confluencia, lugar que se encuentra entre Ovalle y la Ruta 5 donde tenemos un relleno aluvial muy profundo, pero la mayoría del suelo es arcilloso lo que dificultaría su extracción”, precisa la especialista.

La información sobre los volúmenes de agua, composición del suelo y factibilidad de uso de este recurso, representan un aporte valioso en el contexto de escasez hídrica. Claudio Vásquez, gerente corporativo del Centro Científico CEAZA señala que “frente a la actual crisis hídrica que estamos viviendo en nuestra región es fundamental que el CEAZA avance en reducir la incertidumbre sobre la dinámica del agua subterránea. Hemos logrado un avance en gran parte de la cuenca del Limarí, favoreciendo el trabajo de agricultores, agencias e instituciones de servicios públicos y sistemas sanitarios rurales donde nos interesa aportar y generar impacto con la ciencia que desarrollamos”.

Información para la toma de decisiones
Karen Flores, coordinadora de unidad de saneamiento sanitario de la Municipalidad de Ovalle, asistió a la presentación de los resultados del proyecto y expresó que “estamos trabajando en un diagnóstico de la comuna en el marco de un plan de gestión hídrica debido a que tenemos una sequía hace bastante tiempo, por lo que este estudio es fundamental para ver en qué podemos trabajar y lograr ser más eficientes en la utilización de al agua”.

Guillermo Araya, agricultor y Presidente del Canal Grande Los Azules de Sotaquí, también concurrió al encuentro y destacó que “esta investigación ratifica lo que estamos haciendo en al cuenca, estamos trabajando en el canal con sondas telemétricas que nos permiten conocer la composición del suelo, velocidad de infiltración. Esta investigación nos ayuda a ver cómo podemos ayudar a infiltrar o aumentar la capacidad de almacenamiento”.