Haz un viaje al suelo debajo de un campo de cultivos. No encontrarás solo suciedad agua, y bichos espeluznantes. También encontrará reacciones que le recuerdan al laboratorio de química de la escuela secundaria.

Muchos investigadores estudian las reacciones de elementos y compuestos en el suelo, especialmente porque algunos, como el nitrógeno, son requeridos por las plantas para crecer. A menudo se agrega nitrógeno al suelo como fertilizante. Sin embargo, no todo el nitrógeno agregado es utilizable por las plantas.

El compuesto urea es actualmente el fertilizante nitrogenado para suelos más popular. Es una forma de que las plantas obtengan el nitrógeno que necesitan para crecer. Aunque las plantas no pueden utilizar directamente el nitrógeno de la urea, una vez que la urea está en el suelo, sufre una reacción química que produce amonio, un compuesto rico en nitrógeno que así se vuelve disponible para la nutrición de las plantas. El catalizador responsable de esta reacción es una enzima llamada ureasa. Esta enzima es producida por microorganismos en el suelo.

Solo hay un problema con la ureasa:¡funciona demasiado bien!

"Las reacciones que sufre la urea son demasiado rápidas, debido a la acción de la ureasa, "dice Stefano Ciurli. Ciurli es profesor de química en el Departamento de Farmacia y Biotecnología de la Universidad de Bolonia, Italia. "La ureasa acelera la formación de compuestos que contienen nitrógeno que se disipan rápidamente en el medio ambiente en lugar de ser absorbidos por las plantas".

Controlar la rapidez con que la ureasa acelera el proceso es importante para ayudar a las plantas a obtener la mayor cantidad de nitrógeno posible. Esto generalmente se hace modificando el fertilizante de urea para disminuir la actividad de la ureasa. Ciurli y su equipo estudian estas técnicas. Buscaron probar si cubrir los gránulos de fertilizante de urea con un compuesto específico —polímeros maleico-itacónicos (MIP) — ayudaría con esto. Estudios anteriores habían argumentado que no tuvo ningún efecto.

Lo que encontraron fue que en algunos niveles de acidez del suelo, su compuesto era bueno para ralentizar la ureasa. Descubrieron que su compuesto se comparaba bien con otro utilizado para este propósito, N- (n-butil) -tiofosfórico triamida (NBPT). Sin embargo, Se ha demostrado que este segundo compuesto tiene algunos efectos negativos en los cultivos, además de incorporarse en plantas y organismos del suelo.

Los resultados de la investigación sugieren que los agricultores pueden tener una opción, dependiendo de la acidez de su suelo.

"Para los agricultores que ya usan el compuesto que probamos, este estudio les dice por qué el químico es efectivo, "Dice Ciurli." Aquellos que se han desanimado de usarlo porque no creían que funcionara ahora pueden explorar los beneficios de él en comparación con otros productos químicos disponibles en el mercado ".

¿Qué impide que las plantas puedan absorber la urea en primer lugar? ¿Qué hace que un nutriente no esté disponible para la planta?

"Las plantas solo pueden absorber nutrientes a través de sus raíces si el químico es soluble en el agua contenida en el suelo, "Explica Ciurli." Las plantas no tienen dientes para masticar la tierra; sólo tienen raíces que pueden absorber casi pasivamente lo que 'les llega' ”.

En la tierra, puede haber muchas formas de nitrógeno. Algunos son gases y se pierden fácilmente en el aire. Otros en el suelo pueden ser "pegajosos" o no pegajosos. Los que no son pegajosos, como los nitratos, son absorbidos fácilmente por las plantas, pero también se lavan fácilmente del suelo en ríos y lagos. Su abundancia allí puede provocar la proliferación de algas y zonas muertas.

Ciurli dice que uno de los próximos pasos en su investigación es realizar estudios similares en el suelo, ya que este estudio se realizó en el laboratorio.

El trabajo tiene implicaciones para las plantas, así como la otra pasión de Ciurli, productos farmacéuticos para dianas biológicas a base de metales.

"El conocimiento de cómo funciona la ureasa, a nivel molecular / atómico, es un primer paso para desarrollar inhibidores de la ureasa tanto para aplicaciones agrícolas como para problemas médicos, ", dice." La ureasa es el factor de virulencia clave para una serie de microorganismos que causan resistencia a los antibióticos, cáncer, tuberculosis, Plaga, y enfermedades cerebrales. Conocer la química de esta enzima contribuirá a la batalla de la raza humana por su supervivencia en este planeta ".