A finales de septiembre, un equipo internacional de investigadores se desplegó por una remota cadena montañosa de Nuevo México en busca de una planta esquiva. El grupo caminó por el paisaje accidentado en busca de señales de enredaderas delicadas abrazadas a un árbol o permaneciendo a poca altura en la orilla de un arroyo seco.
Después de siete días en los matorrales del desierto, los científicos se fueron con una muestra de la generosidad de la naturaleza: plantas silvestres de frijol tépari.
Los científicos querían recolectar la leguminosa, originaria de las regiones áridas del suroeste de Estados Unidos y el noroeste de México, por su constitución resistente: “Han evolucionado en este clima muy cálido y seco, por lo que tienen una tolerancia excepcional a la sequía y al calor, y También existe tolerancia potencial a algunas condiciones extremas del suelo”, dijo Sarah Dohle, curadora de frijoles del Departamento de Agricultura de EE. UU., que formó parte del esfuerzo de recolección de Nuevo México.
Esas cualidades podrían resultar beneficiosas en un planeta que se calienta, a medida que los científicos descubren cómo cultivar frijoles, pimientos, patatas y varios otros. granosfrutas y verduras que puedan soportar las duras condiciones de un clima cambiante.
Estos efectos ya están causando estragos en la agricultura de todo el mundo. En el oeste de EE.UU., un grave sequía aplastó a California tomate y arroz producción. En Guatemala, los efectos combinados de la sequía y la lluvia devastado cosechas de maíz y frijol negro, ambos alimentos básicos. En el África subsahariana, las condiciones abrasadoras han reducido los rendimientos del trigo y del maíz en más de un tercio desde principios de los años 1960.
Los modelos climáticos y agrícolas predicen un escenario que empeora. La producción de maíz, un cultivo líder que alimenta a miles de millones en todo el mundo, podría rechazar en un 24 por ciento ya en 2030, según un estudio de 2021 realizado por la NASA. Aunque es posible que en realidad se produzca un aumento en otros alimentos básicos, como el trigo, los investigadores afirman que es importante diversificar agricultura para fomentar sistemas alimentarios resilientes y sostenibles. En 2014, sólo nueve cultivos representó dos tercios de la producción mundial, de las más de 6.000 especies de plantas cultivadas y más de 50.000 plantas comestibles que se encuentran en el planeta.
Cultivos resistentes y subutilizados como el frijol tépari podrían ayudar a diversificar la producción de alimentos, dijo Richard Pratt, científico de plantas y profesor de la Universidad Estatal de Nuevo México. Y su material genético puede ayudar a que otros cultivos sean más tolerantes a la sequía y al calor. Pratt participó en la expedición de septiembre, junto con colegas del USDA y el Centro Internacional de Agricultura Tropical, o CIAT, con sede en Colombia. Se encuentran entre un número cada vez mayor de investigadores, fitomejoradores y otros científicos que trabajan para preservar cultivos silvestres pasados por alto (manteniéndolos seguros para las generaciones futuras), así como para cultivar plantas más resistentes en la carrera por adaptar al cambio climático.
A saber: La Universidad de California, Davis, está liderando una iniciativa multiestatal de 15 millones de dólares. proyecto En él participaron 20 instituciones para acelerar los ciclos de mejoramiento del trigo e investigar formas de ayudar a que el cultivo prospere en un entorno más difícil. En Universidad de Castaño En Alabama, los científicos están trabajando para desarrollar una variedad de maní que pueda tolerar mejor las condiciones de sequía. En algunas partes de Asia y África, algunos agricultores ya cultivan plantas tolerantes a altos niveles de estrés.súper arroz verde”desarrollado por el Instituto Internacional de Investigación del Arroz en Filipinas. Y científicos de varias instituciones han participado en un esfuerzo en expansión, financiado por el gobierno noruego, para identificar, recolectar y evaluar cultivos silvestres para su desarrollo futuro.
Aún así, hay numerosos desafíos en juego: el mejoramiento de cultivos es un proceso que requiere mucho tiempo, por lo que puede resultar difícil para los investigadores seguir el ritmo de los rápidos cambios climáticos. Los avances en la secuenciación genética y la edición de genes pueden ayudar a acelerar el proceso, pero vienen con sus propios ensayos. Algunos investigadores han advertido que la tecnología de edición genética Crispr, por ejemplo, puede provocar cambios no deseados en el ADN y contaminación genética de parientes silvestres de los cultivos. Mientras tanto, los consumidores todavía quieren alimentos sabrosos. Y los agricultores quieren cultivos que sean fáciles de cultivar.
A medida que el clima hostil se intensifica, el fitomejoramiento centrado en cultivos adaptados al clima ha adquirido un sentido de urgencia. “Si el cambio climático global sigue siendo duro para nosotros”, dijo Pratt, “tenemos que tener cultivos que sean resilientes”.
Los seres humanos tienen una larga historia de domesticación y cruce de plantas silvestres para producir nuevas generaciones con mejor sabor y mayores rendimientos. “Ya sean manzanas, peras, uvas o plátanos que se comen en el supermercado, esas plantas han sido domesticadas por los humanos en algún momento del mundo”, dijo el ecologista Jesús García, investigador asociado del Museo del Desierto de Arizona-Sonora en Tucson, Arizona.
Por ejemplo, hace unos 9.000 años, los primeros agricultores indígenas del actual México transformaron las tierras silvestres. teosinteun tipo de pasto, en el maíz regordete y de un solo tallo que se produce hoy en día en todo el mundo.
A medida que la ciencia de la genética evolucionó, los científicos de plantas pudieron seleccionar mejor los rasgos más deseables de una planta, como sabor, color y tamaño, y desarrollar variedades mejoradas para el cultivo. Pero capturar rasgos tan limitados puede resultar en menos diversidad genetica, lo que puede hacer que las plantas sean más susceptibles a enfermedades, plagas e impacto ambiental. Por ejemplo, la hambruna irlandesa de la papa se debió en parte a que los agricultores propagaron sus plantas de modo que cada papa fuera un clon de sí misma. Cuando un hongo comenzó a infectar los tubérculos en la década de 1840, gran parte de la cosecha se pudrió y alrededor de 1 millón de personas murieron de hambre.
Para evitar una catástrofe agrícola similar, científicos como Pratt están recurriendo a variedades silvestres, ya que podrían ofrecer rasgos genéticos valiosos que pueden haber sido pasados por alto en décadas pasadas. “Probablemente todavía haya mucha diversidad genética en las poblaciones de tepari silvestres que no son presente en las teparis cultivadas”, dijo Pratt. Al cruzar el espécimen silvestre con un frijol negro o un frijol pinto, por ejemplo, los científicos pueden generar una nueva variedad que pueda soportar mejor condiciones ambientales duras similares a las que prosperó su pariente.
Sin embargo, el primer paso es encontrar cultivos que puedan ofrecer esos rasgos genéticos más resistentes en la naturaleza.
De manera similar a como Pratt y su equipo de Nuevo México han buscado el frijol tepary silvestre, otros científicos de plantas están trabajando para recolectar y preservar primos silvestres cercanos de cultivos que pueden ayudar a desarrollar variedades adaptadas al clima y garantizar la seguridad alimentaria para una población global floreciente.
“Los parientes silvestres de los cultivos simplemente tienen tolerancia a condiciones más extremas”, dijo Perin McNelis, gerente del programa de plantas nativas de Borderlands Restoration Network, una organización conservacionista sin fines de lucro en el sur de Arizona. “No tienen suelos ricos en nutrientes ni riego diario, por lo que simplemente son más resistentes”.
Hace un par de años, el equipo de McNelis partió con el personal del USDA para recolectar el chiltepin silvestre que crece profusamente bajo la sombra protectora de los árboles de mezquite y palo fierro en una vasta área protegida dentro de los cañones montañosos de las tierras fronterizas. Científicos de cerca y de lejos vienen a estudiar el pequeño y redondo chiltepin rojo, considerado la madre de todos los pimientos. El pimiento picante también crece de forma silvestre en partes de Texas, Nuevo México y México.
La recolección de especímenes silvestres de chiltepin, que fueron enviados a los laboratorios del USDA, dijo McNelis, ayudará en futuras investigaciones y salvaguarda del material genético que pueda usarse para generar cultivos mejorados.
En una colección más masiva de variedades silvestres de cultivos participaron más de 100 científicos de 25 países que trabajaron con Crop Trust, una organización internacional sin fines de lucro con sede en Alemania. La iniciativa, denominada Proyecto de parientes silvestres de cultivos, fue financiada por el gobierno noruego y está cogestionada por el Real Jardín Botánico de Kew.
En 2018, los científicos concluyeron seis años de búsqueda de plantas silvestres en rincones lejanos del mundo. en su publicado informe Al año siguiente, la organización dijo que había obtenido más de 4.600 muestras de semillas de 371 parientes silvestres de cultivos domesticados, para distribuirlas a bancos de genes globales, que recolectan y almacenan semillas, con la idea de que los científicos y criadores puedan usar esas semillas para futuras investigaciones. investigación y desarrollo. Algunas de las variedades que encontraron no estaban representadas en absoluto en los bancos de genes.
En algunos casos, los recolectores se enteraron de que algunos parientes de cultivos silvestres habían desaparecido de sus hábitats históricos. Otros regresaron con especímenes nunca antes recolectados, incluido un pequeño pariente silvestre del frijol común que crece cerca de una playa de Costa Rica. Los científicos ya han encontrado rasgos útiles en muestras de semillas, incluidas diversas combinaciones de tolerancia a la sequía, el calor y la salinidad en cultivos como zanahorias, sorgoy alfalfa.
“Los parientes silvestres de los cultivos han sido ignorados, olvidados o vistos como una amenaza para la agricultura”, dijo Luis Salazar, gerente de comunicaciones de Crop Trust. “Pero han sido tan resistentes que han podido encontrar una manera de sobrevivir por sí mismos”.
Esos rasgos de resiliencia, dijo Salazar, “son lo que necesitamos ahora y lo que necesitaremos cada vez más en el futuro”.
Los parientes de los cultivos silvestres pueden ser difíciles, pero por lo general no son adecuados para el cultivo porque carecen de las características (como buen sabor y crecimiento rápido) que desean los agricultores. La cuestión, entonces, es cómo desarrollar nuevas especies que conserven los rasgos deseables de las razas cultivadas, pero que sean capaces de sobrevivir en condiciones difíciles.
El cultivo de nuevas especies de plantas puede requerir muchos enfoques, pero Pratt prefiere los métodos de reproducción convencionales: en Nuevo México, ha cultivado diferentes variedades de vid, planta tepar con vainas en una parcela de campo del campus y en otros sitios para ver qué tan bien se adaptan a las condiciones climáticas. suelo semiárido. Selecciona plantas con las características que busca, como resistencia a la sequía y alto rendimiento, que luego pueden usarse para crear descendencia con las características deseadas.
Como parte de su investigaciónPratt ha estudiado el potencial de las variedades cultivadas de tepari para producir altos rendimientos en diferentes elevaciones y en situaciones de estrés por sequía de leve a moderada. Ha descubierto que “los frijoles tepariy no necesitan tanta agua como los frijoles comunes para producir un rendimiento comparable”, dijo.
Con la caza de teparis silvestres, Pratt y sus colegas esperan aumentar la representación del resistente frijol en las colecciones de semillas, plantas y cultivos de tejidos que los bancos de genes preservan en todo el mundo y comparten con los agricultores para alimentar al mundo. Pero, dijo Pratt, todavía hay mucha discusión sobre la mejor manera de integrar ese material genético beneficioso en frijoles comunes que sucumben al calor o que potencialmente pueden mejorar la resistencia de los frijoles tepari cultivados.
La cría convencional no está exenta de limitaciones. A menudo pueden pasar muchos años hasta que se produzcan los resultados deseados, y seleccionar características genéticas específicas sin incorporar rasgos no deseados puede resultar difícil.
Los avances en las tecnologías genéticas han permitido acelerar el fitomejoramiento. Los genes de una planta son como un plano que describe cómo se verá y qué rasgos tendrá. Los genetistas vegetales pueden identificar genes específicos de interés en esos planos más rápidamente que en el pasado, debido en gran parte a una secuenciación de ADN cada vez más poderosa, que esencialmente lee el material genético de las plantas para identificar genes y los rasgos que controlan.
Los científicos de la Universidad McGill de Montreal, por ejemplo, han secuenciado el ADN de casi 300 tipos de patatas, incluidas variedades silvestres, para crear un “súper pangenoma”: el conjunto completo de genes de una especie. Para ello, los investigadores utilizaron bancos de genes, como los que el Proyecto de Parientes de Cultivos Silvestres ayudó a poblar. La secuenciación del ADN es algo así como una hoja de ruta que facilita la selección de rasgos que hacen que las papas sean más resistentes a las enfermedades y las cargas ambientales, dijo Shelley Jansky, genetista investigadora del USDA desde hace mucho tiempo.
“Ese pangenoma realmente nos brinda una herramienta muy poderosa para manipular la genética de la papa y crear plantas de papa que sean mejores que las que tenemos”, dijo Jansky, quien recientemente se jubiló y no participó en la investigación, pero se especializa en genética de la papa.
Este artículo fue publicado originalmente en oscuro. Leer el artículo original.