Este año tenía apenas tres días de iniciado cuando se publicó el que prometía ser uno de los estudios científicos más importantes para los próximos 30 años. Pasaron siete días más y se publicó otro que lo superó en importancia. Estamos ante una invención que influirá, para bien, en el futuro de la humanidad… si sabemos aprovecharla.
El 3 de enero, la revista Science publicó el reporte de una investigación que logró aumentar la producción de la planta de tabaco en 40%, al hacer más eficiente la fotosíntesis.
Aumentar la productividad del tabaco puede ser visto como un avance meramente lucrativo para las tabacaleras y hasta pernicioso para las personas, pero el artículo, de Amanda Cavanagh, Paul South y colaboradores del Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica de la Universidad de Illinois, afirma que este procedimiento podría ser aplicable a todas las plantas conocidas entre los biólogos como C3, entre las cuales se encuentran, por mencionar a las dos más relevantes en la alimentación humana, el arroz y el trigo.
›Apenas una semana después, el equipo de Xin-Xiang Peng de la Universidad de Agrícola del Sur de China en Guangzhou, publicó en Cell los resultados de una investigación en la que, a través de un procedimiento similar, lograron obtener plantas de arroz más verdes, más grandes, con mayor eficiencia fotosintética y una productividad hasta 27% superior a la que tenían las plantas sin modificación.
No es de extrañar que los investigadores estuvieran muy optimistas sobre el potencial que esta invención genómica tiene para solucionar el problema de desabasto alimenticio que ocurrirá en los próximos años, dado que se calcula que la población mundial actual de siete mil 800 millones de personas llegará a ser de nueve mil 800 millones para 2050, y este crecimiento ocurrirá incluso a pesar de que continúe disminuyendo la fertilidad a nivel mundial.
Y claro que se antoja compartir este optimismo, y aunque hay muchas razones para hacerlo, también hay muchísimas para ponerse pesimista… Empecemos por entender el nuevo invento.
Un problema de miles de millones de años
La naturaleza es una gran inventora. Empezó con cosas sencillas pero poderosas: los tremendos reactores de fusión nuclear que son las estrellas. Pero al menos en uno de los subproductos de la formación de las estrellas, nuestro planeta, fue mucho más sutil e inventó la vida, que resultó en sí misma una fuerza creadora de gran inventiva.
Hace dos mil 800 millones de años, la vida sobre la Tierra inventó la fotosíntesis oxigénica, un mecanismo químico que permite aprovechar la energía de nuestro sol para alimentar a la propia vida.
La fotosíntesis toma dióxido de carbono (CO₂) del aire y, con la energía que obtiene de la luz solar, lo convierte, después de una serie de complicadas reacciones, en moléculas de azúcar; sus productos de desecho son oxígeno y agua.
Si la productividad de los cereales de 1950 prevaleciera en 1999, habríamos necesitado cerca de mil 800 hectáreas de cultivo de la misma cantidad en lugar de las 600 millones para igualar la cosecha mundial. Este excedente de tierra no estaba disponible… piensen en el impacto que habría implicado en la erosión del suelo, la pérdida de bosques, pastizales, biodiversidad y la extinción de especies”. Norman Borlaug en una conferencia en septiembre de 2000.
Esta innovación resultó tan exitosa que apenas 300 millones de años después (en tiempos geológicos es poco) condujo a lo que se conoce como la Catástrofe Oxigénica (o Gran Evento de Oxigenación): las cianobacterias produjeron tanto oxígeno que éste se hizo abundante en la atmósfera. El oxígeno es un gas reactivo y tóxico, por lo que su abundancia condujo a la extinción de muchos organismos.
La abundancia de oxígeno llegó a ser un problema incluso para los organismos fotosintéticos debido a una enzima llamada RuBisCO que tiene un papel crucial al inicio del proceso, pues es la que captura el dióxido de carbono (C0₂).
RuBisCO es bastante buena para distinguir al oxígeno (O₂) del C0₂ y lo prefiere por mucho. Sin embargo, la fotosíntesis ha sido tan exitosa que actualmente en la atmósfera hay 31 veces más O₂ que C0₂, por lo que RuBisCO se confunde y cuando toma O₂ elabora una sustancia tóxica llamada glicolato.
Eliminar el glicolato le sale muy caro al organismo fotosintético; lo hace por medio de un proceso que recibe el pésimo nombre de fotorrespiración, el cual consume oxígeno, genera dióxido de carbono, amonio y consume energía metabólica.
Entre la confusión y el costoso esfuerzo de eliminar la toxina, la eficiencia de la fotosíntesis disminuye entre 20 y 50 por ciento.
El invento que arregló el problema
Si la naturaleza es una gran inventora, nosotros no nos quedamos muy atrás. Para arreglar la disfunción de la fotosíntesis en el tabaco y el arroz los investigadores encontraron varios caminos distintos.
El equipo de Cavanagh y South creó tres vías metabólicas para eliminar el glicolato. Para ello, injertó, en plantas de tabaco, genes de la bacteria Escherichia coli, de otras plantas y de algas verdes; además, puso un bloqueador de la ruta usual de la fotorrespiración en el tabaco. Todo esto se hizo en el interior de los cloroplastos, los organelos celulares dentro de los cuales se lleva a cabo la fotosíntesis.
Una de esas tres vías metabólicas, que tiene genes de otras plantas, de algas verdes y el bloqueador, permitió cultivar en campo plantas de tabaco hasta 40% más masivas que las que no tienen genes injertados.
Los experimentos realizados por el equipo de Xin-Xiang Peng son aún más impresionantes. En primer lugar, porque fueron hechos con un cultivo tan importante desde el punto de vista alimenticio como el arroz; pero también porque usaron genes de la propia planta de arroz para crear en el interior de los cloroplastos lo que llamaron un bypass o puente.
Este puente metabólico logró convertir el glicolato en CO₂ y disminuir la fotorrespiración entre 18 y 31 por ciento.
La fotosíntesis aumentó entre 15 y 22% debido a la mayor abundancia de CO₂ en el cloroplasto.
›Las plantas con el bypass genómico fueron consistentemente más grandes y más verdes; sin contar las raíces, la masa seca de las plantas fue entre 14 y 35% mayor. Pero lo más notable fue que los granos de arroz resultaron ser 100% más grandes y con más células.
Los investigadores chinos son cautelosos y esperan la confirmación de sus resultados, y no sólo en lo que se refiere a las cifras: “aunque no esperamos que esta manipulación afecte el sabor de las plantas, dice Peng, tanto el valor nutricional como el sabor deberán ser evaluados por otros grupos de investigación y agencias gubernamentales”.
La Revolución Mexicana que salvó al mundo
“Hoy en día se producen alimentos más que suficientes para todos, pero todavía cerca de 821 millones de personas padecen hambre crónica”, asegura la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, por sus siglas en inglés).
También advierte que “una de cada tres personas en el planeta” está malnutrida, es decir, no tiene hambre, pero puede padecer problemas que van desde la obesidad hasta impedimentos cognitivos por un mal desarrollo del sistema nervioso.
La situación es muy distinta a la que imperaba a mediados del siglo XX, cuando una revolución agrícola, en la que México tuvo un papel determinante, salvó a millones de personas de morir de inanición.
En aquel entonces había una hambruna sobre todo en la India y Pakistán; la pesadilla malthusiana se había convertido en realidad, el crecimiento poblacional había rebasado la capacidad de generar alimentos en esos países.
El gobierno mexicano y la Fundación Rockefeller instalaron en 1944 el Centro de Investigación para el Mejoramiento del Maíz y del Trigo (CIMMyT) que estaba a cargo de Norman E. Borlaug. El equipo desarrolló nuevas técnicas agrícolas de irrigación y fertilización y variedades híbridas de trigo, maíz y arroz más productivas que las tradicionales.
Particulamente en México, la producción de trigo entre 1944 y 1970 se cuadruplicó y el país se hizo autosuficiente en este grano.
Pero también fue importante la generación del trigo enano, que resulta más productivo que el de estatura normal, porque las plantas altas no obstruyen la luz solar a las más pequeñas y porque requiere de menos agua.
En 1963, la hambruna en la India y Pakistán tuvo consecuencias devastadoras y Borlaug viajó para persuadir a los gobiernos de estos países para que importaran semillas de las nuevas variedades. Tardó dos años en tener éxito en estas negociaciones, pero para la cosecha de 1969 a 1970, 55% de la tierra agrícola de Pakistán y 35% de la de la India tenían trigo enano mexicano.
“La batalla contra el hambre terminará cuando las productoras de alimentos y del control natal se unan en un esfuerzo común”, Norman Borlaug al recibir el Nobel de la Paz en 1970.
Los resultados fueron casi increíbles: De 1965 a 1970, la producción de trigo de Pakistán se duplicó de 4.6 millones de toneladas a 8.4 millones; la India pasó de 12.3 millones a 20 millones. Para 1974, ambas naciones eran autosuficientes en este cereal.
En 1970 se le concedió el Premio Nobel de la Paz a Norman Borlaug, no sólo porque no hay premio Nobel para ciencias agrícolas o biológicas, sino porque se reconoció que su principal contribución no era tanto la científica, sino la política: haber vencido la desconfianza de los gobiernos para que aceptaran las plantas mexicanas e incluso apoyaran a los agricultores locales para que las compraran.
El propio Borlaug no valoraba mucho la ciencia; cuando le pedían que escribiera sobre sus hallazgos contestaba “¿qué prefieres, papel o pan?”
Moraleja para México
México ahora está impedido no sólo para protagonizar una segunda revolución verde y salvar al mundo, como ya lo hizo hace medio siglo, sino casi hasta de formar parte del esfuerzo; porque la nueva biotecnología agrícola no se basa en los híbridos sino, como vimos al inicio de este texto, en los transgénicos, cuya investigación está obstaculizada financiera y regulatoriamente en el país (y en el caso del maíz están totalmente prohibidas las pruebas de campo).
Ciertamente, a nivel mundial el problema no es, todavía, aumentar la producción, sino mejorar la distribución y optimizar los mercados, para que no existan esos 821 millones de hambrientos, a lo que habría que sumar la modificación de los hábitos alimenticios de la población y la regulación de la producción industrial de alimentos para erradicar la malnutrición.
Pero mientras la ingeniería genómica avanza veloz, la economía y las ciencias políticas que en este momento son urgentes lo hacen a un paso mucho más lento.
Aun así, plantas más productivas como las recién inventadas pueden ayudar a que los productores con pequeñas parcelas, puedan tener mejores ingresos y en dedicar más espacios a la conservación de la biodiversidad sin afectar a los agricultores.
Además, aunque nos parezca lejano, el año 2050 y sus 10 mil millones de personas van a llegar.
9,800 millones de personas habitarán la Tierra en 2050, 2,000 millones más de las que la habitan ahora.
9,800 millones de personas habitarán la Tierra en 2050, 2,000 millones más de las que la habitan ahora.
148 millones de personas habrá en México en 2050, 20 millones más de los que seremos el próximo año.
821 millones de personas actualmente padecen hambre crónica y una de cada tres personas en el planeta está malnutrida, según la FAO.
