La revolución de los cultivos prodigiosos

Si el crecimiento de la población mantiene su ritmo actual, en 2050 será necesario aumentar en un 70 por ciento la producción de alimentos, según Naciones Unidas, y todo sin contar con los temidos efectos del calentamiento global. Esto obliga a los líderes políticos a trabajar en un reparto más equitativo de los recursos y a los científicos en tratar de aumentar la producción de las plantas. Si hace cincuenta años la revolución verde permitió disparar la producción agrícola gracias a los pesticidas, fertilizantes y variedades de plantas mejoradas, en la actualidad ha comenzado una nueva revolución: la biológica.

Esta se basa en las más modernas técnicas de edición de genes, y se caracteriza porque trata de diseñar seres vivos a la carta que superen las capacidades naturales.

Esto permtie desarrollar plantas que crecen más y más rápido, o bien que resisten mejor la sequía, el frío o el ataque de insectos. A veces, estas creaciones están enriquecidas con vitaminas o antioxidantes o, sencillamente, tienen un sabor más agradable.

Ayer mismo, Daniel G. Nocera, un químico de la prestigiosa Universidad de Harvard, presentó ante el congreso de la Sociedad Americana de Química un nuevo diseño que promete aumentar la producción vegetal sin necesidad de usar fertilizantes. No se basa en la edición de genes, sino en una última vuelta de tuerca a un diseño de hoja biónica: se trata de un dispositivo artificial que emula la fotosíntesis de las plantas. Normalmente, esta reacción le permite a las plantas producir material vegetal usando luz y agua, pero la hoja biónica de Nocera usa catalizadores químicos para que sean unas bacterias las que hagan esta reacción.

Este científico sorprendió al mundo en 2016, cuando publicó un artículo en la revista «Science» en el que presentaba el diseño de la hoja biónica, compuesta por una parte artificial y por otra viva, y que era capaz de superar en diez veces la capacidad de las plantas para hacer la fotosíntesis. Se trata básicamente de un sistema que funciona como un panel solar provisto de catalizadores artificiales y que se basa en la actividad natural de una bacteria, llamada Ralstonia eutropha. La ventaja es que este microbio hace la fotosíntesis aún mejor que las plantas y que se puede producir biocombustible con eficacia.

En este caso, los investigadores usaron esta hoja biónica junto a otra especie de bacteria, llamada Xanthobacter. El microbio fabrica un bioplástico que almacena en su interior y que otras plantas pueden aprovechar como fertilizante. En concreto, el sistema permite satisfacer las necesidades de nitrógeno de las plantas. Los microbios de la hoja biónica lo captan de la atmósfera, donde es extremadamente abundante, y lo guardan en el suelo, donde es escaso.

¿Hasta qué punto ha sido eficaz? Los científicos usaron el fertilizante producido en las hojas biónicas para alimentar las raíces de unos rábanos. Gracias a este suministro, estas plantas crecieron un 150 por ciento más.

Los investigadores tienen ahora a su alcance un arsenal incomparable para mejorar las capacidades de los vegetales. Por ejemplo, la Fundación Bill y Melinda Gates está financiando una investigación de la Universidad de Berkeley y la de Illinois (Estados Unidos) para diseñar plantas más productivas.

Los investigadores, dirigidos por Johannes Kromdijk, usaron modernas técnicas de edición de genes para diseñar una planta de tabaco cuya productividad es un 20 por ciento superior a la de variedades tradicionales.

«Hemos demostrado que funciona en tabaco, pero por supuesto ninguno de los científicos de este proyecto está interesado en aumentar la producción de tabaco», explicó Kromdijk a ABC. «Estamos mucho más interesados en probarlo en cultivos comestibles».

Si el primer paso ha sido con el tabaco, es porque este vegetal es más fácil de manipular genéticamente. Tal como explicaron los investigadores, ya trabajan en aumentar la eficacia de la fotosíntesis en plantas como el arroz, la mandioca y el caupí, un vegetal que es la principal fuente de proteínas en muchas áreas del África subsahariana. Además, en un futuro próximo quieren comenzar a probarlo en maíz, soja y sorgo.

Estas plantas no son transgénicos, puesto que no incoporan genes de otros organismos. En lugar de eso, los científicos usan técnicas de edición de genes para modificar las plantas con las que trabajan. El problema es que esto requiere conocer con mucha profundidad el funcionamiento de estas.

En esta ocasión, los científicos potenciaron el funcionamiento de ciertos genes que regulan un mecanismo de protección, que funciona cuando la planta recibe sombra y repentinamente una luz muy intensa que resulta dañina. Lograron que la planta se adaptara más rápido después de sufrir un cambio, lo que le permite crecer más rápido.