La ciencia de alimentar al mundo

Los científicos han logrado audaces avances en biología y genética que ofrecen un poder sin precedentes para adaptar los cultivos de alimentos al medio ambiente y a las necesidades de los consumidores.

En 2012, Jason White, toxicólogo en el Centro de Nanotecnología Sostenible de EE. UU., realizó un descubrimiento que desbarató las creencias acerca de la alimentación de las plantas. Se dedicó a estudiar cómo las nanopartículas de cobre, con propiedades antimicrobianas y utilizadas en una gran variedad de centros agrícolas y sanitarios, podían abrirse camino en el sistema alimentario, donde podrían representar un riesgo para la salud.

Tras pulverizar con nanopartículas las hojas de plantas de maíz, White observó que muchas de ellas terminaban en las raíces. "Un fisiólogo botánico me explicó cómo algo así era físicamente imposible", comenta White. "Todo el mundo estaba seguro de que las plantas solo pueden desplazar sustancias hacia arriba desde las raíces hasta las hojas, no en el sentido contrario".

White está poniendo en práctica su descubrimiento para mejorar la capacidad de las plantas para absorber nutrientes que son cruciales en la resistencia frente a enfermedades. Un cultivo típico se ve atacado por una media de unos 50 patógenos en algún momento dado, apunta. Una falta de nutrientes esenciales como el cobre, el silicio y el fósforo suele hacerlos más vulnerables, especialmente en las raíces. La solución convencional es verter esos nutrientes en el suelo, pero resulta poco efectivo ya que tan solo un 10 % llega a la planta. En su lugar, gracias a lo que él llama nano-agricultura, el grupo de White puede administrar nutrientes a las raíces pulverizando las hojas.

El descubrimiento de White es solo uno del sinfín de avances tecnológicos que se están logrando en la agricultura. Muchos expertos creen que este progreso puede cambiar el mundo a un nivel tan profundo como lo hizo la "revolución verde" de los años 60, que trajo consigo enormes aumentos en la productividad y que dio sustento a una población mundial en aumento.

Los avances actuales aumentan la esperanza en seguridad alimentaria para lo que queda de siglo. Algo que no sería precisamente insignificante. La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura estima que los agricultores deben incrementar la producción de alimentos un 60 % para 2050 para evitar hambrunas catastróficas y malnutrición. Y deben hacerlo incluso cuando el cambio climático devasta cosechas y resulta aún más difícil encontrar nuevas superficies cultivables.

"Seremos 9000 millones de personas en el mundo en 2050", afirma White. "Si no se producen cambios significativos en la forma en la que cultivamos, no llegaremos a ser capaces de alimentar a toda esa población".
 

Eliminar los problemas

Mientras White está centrado en crear condiciones óptimas para el crecimiento, otros están buscando la optimización de las propias plantas. La tecnología de edición genética CRISPR-cas9 está siendo adoptada por numerosas industrias fuera del ámbito sanitario, incluida la agricultura.

ISCRPR emplea ADN bacteriano como guía para alcanzar y cortar fragmentos específicos del genoma de un organismo. Si los investigadores pueden identificar genes específicos en una planta que estén inhibiendo su desarrollo o amenazando su vida, pueden emplear la tecnología CRISPR para eliminarlos o, al menos, limitar sus efectos. Es más, el proceso no implica la controvertida técnica de trasplantar genes de otras plantas.

Nigel Taylor, científico investigador senior en el Donald Danforth Plant Science Center en San Luis (EE. UU.), está desactivando genes en la yuca que la hacen vulnerable al virus de la "raya marrón" que ha asolado durante mucho tiempo a los agricultores del este de África. Otros investigadores están empleando la tecnología CRISPR para crear trigo y cacahuetes sin gluten que no causen reacciones alérgicas.

"Esto no podíamos haberlo hecho hace cinco años", comenta Taylor.

CRISPR también puede modificar plantas para facilitar su crecimiento y su cosecha. Taylor está desarrollando una nueva versión de teff. El popular cultivo herbáceo etíope es vulnerable a los daños causados por vientos fuertes, lo que dificulta su cosecha. El grupo de Taylor ha creado una versión semi-enana que es mucho más resistente. Y ya que esta nueva cepa no emplea tanta energía en crecer en altura, produce mayores cantidades de cereal comestible.

Los científicos también están alterando genes para hacer plantas más nutritivas. Monika Garg, científica botánica en el National Agri-Food Biotechnology Institute en Punjab, India, está adaptando antiguas variedades de trigo para producir granos complejos que se convierten en glucosa más lentamente en el flujo sanguíneo cuando se consumen. Esto los hace más sanos para personas con diabetes o para aquellas personas que son vulnerables a desarrollar esta enfermedad. "La población diabética aquí [en India] está creciendo a un ritmo alarmante", asegura Garg. "Hay un gran consumo de arroz y trigo, lo que provoca un alto índice glucémico".

Garg se ha centrado en variedades de cultivo que parecen ralentizar el avance de la diabetes. Incorporando tanto técnicas convencionales de cultivo cruzado como la técnica de edición genética CRISPR, su grupo ha desarrollado trigo, maíz y mijo que proporcionan nutrientes que suelen faltar en la dieta en India, entre los que se incluyen la fibra alimentaria y la amilosa, una forma de reducir el índice glucémico del almidón. Estas plantas con doble refuerzo biológico pueden continuar mejorándose con niveles más altos de zinc y yodo para obtener beneficios adicionales para la salud.

"Ahora estamos trabajando en aumentar el rendimiento de estos cultivos, ya que los agricultores no los aceptarán si no presentan el mismo alto rendimiento que los cultivos normales", afirma Garg.

La tecnología puede aplicarse con el tiempo a otros cultivos y en otros países, incluso para ayudar a mitigar algunos de los desafíos del cambio climático.

"En 30 años, va a hacer demasiado calor para cultivar maíz en el medio oeste de EE. UU.", comenta Taylor. "Los agricultores van a tener que adaptarse y averiguar qué van a cultivar en su lugar.

En otras palabras, la siguiente revolución verde podría producirse mucho más cerca de casa.