El cambio climático y el aumento global de las temperaturas están agravando la escasez alimentaria, al reducir los rendimientos de cultivos fundamentales como el trigo, el maíz y el arroz. En la actualidad, en muchas zonas agrícolas del mundo las temperaturas superan regularmente los 40 a 45 °C (104 a 113 °F), umbral a partir del cual la fotosíntesis –proceso vital mediante el que las plantas generan energía– se detiene, comprometiendo la supervivencia de los cultivos.
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Investigadores intentan contrarrestar este fenómeno mediante la modificación genética de plantas. Carl Bernacchi, de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, junto con otros expertos, publicó recientemente en la revista Science estudios sobre potenciales avances en la edición del genoma de los cultivos para incrementar su resistencia térmica. La modificación puede realizarse por cruzamiento tradicional, aceleración artificial de mutaciones o edición dirigida de genes que controlan respuestas al calor.
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Uno de los enfoques identificados es la manipulación de la enzima rubisco y su activadora, la rubisco activasa. En plantas nativas de zonas cálidas, la rubisco activasa facilita el funcionamiento de la rubisco en condiciones de calor extremo. Se plantea que transferir la rubisco activasa de plantas resistentes al calor a cultivos que normalmente crecen en climas templados podría ayudarles a soportar temperaturas elevadas; estimular esta actividad en cultivos existentes también es una posibilidad.
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Modificar la fotosíntesis sigue siendo un reto considerable y se encuentra en etapas iniciales, según Walid Sadok, fisiólogo de cultivos en la Universidad de Minnesota, quien señala la complejidad técnica involucrada. Además, otras estrategias analizadas incluyen la alteración de la arquitectura de las hojas –modificando su espacio y ángulo– para mejorar el equilibrio entre sombra y exposición solar, lo que contribuye a mantener la temperatura y la producción. Cambiar la reflectividad y el contenido de clorofila en las hojas son otros métodos sugeridos.
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En paralelo, un segundo estudio descrito en Science sugiere que el sistema de detección de temperatura de las plantas podría modificarse mediante la edición de la red de proteínas que regula la respuesta térmica. Suresh Balasubramanian, genetista vegetal de la Universidad de Monash en Australia, destaca que no existe un solo "termómetro" vegetal, sino múltiples sensores distribuidos en la planta, lo que ofrece varios blancos para la adaptación genética a las altas temperaturas.
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Las plantas silvestres que sobreviven en entornos extremos como el Valle de la Muerte (Estados Unidos), el desierto de Atacama (Sudamérica) y el desierto de Namib (África), donde las temperaturas suelen superar el umbral crítico de la fotosíntesis, son objeto de estudio por la diversidad de sus genomas. Extraer genes de estas especies podría transferirse a cultivos clave como soja, trigo o arroz para dotarlos de mayor tolerancia al calor, al mismo tiempo que se modifican características como sabor o tamaño a través de edición génica. Sam Yeaman, biólogo evolutivo de la Universidad de Calgary, resalta la importancia de ampliar el espectro de análisis más allá de los cultivos tradicionales.
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Mientras tanto, el cruzamiento selectivo continúa usándose como herramienta confiable, aunque cada vez más insuficiente en un escenario en el que las temperaturas exceden la capacidad de adaptación de los cultivos actuales. La falta de suficiente diversidad genética en las variedades cultivadas puede llegar a requerir enfoques innovadores para evitar pérdidas agrícolas masivas.
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Sin embargo, la implementación de estas innovaciones enfrenta obstáculos importantes. Proyectos complejos como la edición de la fotosíntesis o de los mecanismos de percepción térmica pueden demorar años en materializarse a escala agrícola. Técnicas aparentemente más accesibles, como la modificación en la arquitectura foliar, aunque con potencial para estar disponibles antes, requieren pruebas de campo y aprobaciones regulatorias costosas y prolongadas.
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El financiamiento para la investigación en este campo es otro desafío. Según Carl Bernacchi, la situación actual de inversión pública en Estados Unidos para estos desarrollos es limitada y no favorece el avance necesario frente a la urgencia de la crisis alimentaria. A esto se suma la disminución en la aceptación pública de los alimentos modificados genéticamente experimentada durante la última década, de acuerdo con Dominique Brossard, experta en comunicación de la Universidad de Wisconsin. Además, señala que las políticas de la administración Trump, con énfasis en alimentos "naturales", tienden a dificultar la entrada de estos productos al mercado.
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Frente a la intensificación de olas de calor y la amenaza a la producción agrícola global, la ciencia busca ofrecer soluciones mediante la ingeniería genética de cultivos, pero enfrenta retos tecnológicos, económicos y sociales considerables.