martes, 4 de abril de 2017

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.


«La investigación de Daniel G. Nocera es pionera y está en las fronteras de la ciencia», explicó a ABC Antonio Granell, profesor en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas, un centro mixto del CSIC y la Universidad Politécnica de Valencia. «Se trata de un intento muy interesante de combinar la catálisis química con los microorganismos».

Editar genes de plantas

Anteriormente, Granell participó en una investigación publicada en la revista Science que analizó los genes de 398 variedades tradicionales de tomate. Allí, los investigadores identificaron cuáles son los genes responsables del buen sabor de estos frutos, para diseñar variedades de tomate con mejores propiedades organolépticas.
«Aparte de la aproximación de Nocera, hay otras muchas vías para tratar de mejorar las plantas y la producción de alimentos» explicó Granell. Por ejemplo, gracias a las sofisticadas técnicas de edición genética, se puede aumentar la productividad vegetal o diseñar variedades más resistentes a consecuencias del cambio climático, como la sequía o el ascenso de temperaturas. También es posible crear plantas que soporten mejor el ataque de virus, bacterias, insectos y hongos. Por último, y también a través de las técnicas de edición de genes, hay estudios que buscan aumentar la presencia de moléculas saludables en las plantas, como pueden ser los antioxidantes.
El uso de pesticidas y abonos, característico de la revolución verde, ha provocado muchos problemas de contaminación. Los transgénicos, desarrollados después, han levantado suspicacias, y están vigilados muy estrechamente por la Unión Europea. Sin embargo, las nuevas técnicas de edición genética abren un nuevo escenario, porque permiten diseñar a la carta plantas no transgénicas: es posible modificar genes sin introducir secuencias de otras especies. «Es lo mismo que hace la Naturaleza», ha explicado Granell. «Empresas y laboratorios académicos ya trabajan en ello. Es cuestión de tiempo, la sociedad lo aceptará cuando entienda que no hacemos nada que la Naturaleza no haga».

Diseñan nueva tecnología que podría alimentar el MUNDO !!

Alimentar a la creciente población mundial, en especial en los países con menos recursos, es uno de los grandes retos de este siglo. ¿Cómo lograr que las cosechas sean más fértiles y productivas? Un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard ha presentado en la reunión Anual de la Sociedad Americana de Química, que se celebra estos días en San Francisco (California), un ingenio que puede hacer que los rábanos, por ejemplo, crezcan hasta un 150% más grandes. Lo llaman la «hoja biónica» y utiliza bacterias, luz solar, agua y aire para hacer abono en el mismo suelo donde se cultivan las cosechas. Dicen que puede ayudar a impulsar la próxima «revolución agrícola».
Los investigadores explican que cuando se tiene un gran proceso centralizado y una infraestructura masiva, es fácil llevar fertilizantes al campo, pero esto no ocurre en los países más pobres, donde no hay recursos. Por eso, creen que es importante lograr un fertilizante en el mismo lugar, sean como sean sus condiciones, aunque se trate de un pequeño pueblo de India sin agua potable.
La primera «revolución verde» en la década de 1960 supuso un auge de la agricultura debido al uso extensivo de fertilizantes en nuevas variedades de arroz y trigo, lo que duplicó la producción agrícola. Aunque la transformación produjo «algunos daños ambientales graves», recuerdan, pudo salvar millones de vidas, especialmente en Asia, según la Organización de Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO).
Pero la población mundial sigue creciendo y se espera que llegue a 2.000 millones de personas en 2050. Gran parte de este crecimiento se produce en algunos de los países más pobres, según la ONU. El suministro de alimentos para todo el mundo requerirá un enfoque múltiple, pero los expertos coinciden en que una de las tácticas tendrá que involucrar el impulso del rendimiento de los cultivos para evitar que aún más terrenos sean modificados para dedicarlos a la agricultura.

Rábanos más grandes

Los científicos se inspiraron en la hoja artificial para encontrar su solución. Se trata de un dispositivo que, cuando se expone a la luz solar, imita una hoja natural mediante la división del agua en hidrógeno y oxígeno. Esto llevó al desarrollo de una hoja biónica que junta el catalizador que divide el agua con la bacteria Ralstonia eutropha, que consume hidrógeno y extrae el dióxido de carbono del aire para hacer combustible líquido. El pasado junio, el equipo informó de que cambió el catalizador de níquel-molibdeno-zinc del dispositivo, que era venenoso para los microbios, por una aleación de cobalto y fósforo buena para las bacterias. El nuevo sistema proporcionó biomasa y combustible líquido que en gran medida superaron a los de la fotosíntesis natural.


«Los combustibles fueron sólo el primer paso», dice Daniel Nocera, responsable del estudio. «Llegar a ese punto mostró que se puede tener una plataforma de síntesis química renovable. Ahora tenemos otro tipo de bacteria que toma el nitrógeno de la atmósfera para hacer abono».
Para esta aplicación, el equipo de Nocera ha diseñado un sistema en el que la bacteria Xanthobacter fija el hidrógeno a partir de la hoja artificial y el dióxido de carbono de la atmósfera para hacer un bioplástico que las bacterias almacenan dentro de sí mismas como combustible.
«A continuación, puedo poner la bacteria en el suelo debido a que ya ha utilizado la luz solar para producir el bioplástico», dice Nocera. «Entonces la bacteria toma el nitrógeno del aire y utiliza el bioplástico, que es básicamente hidrógeno almacenado, para conducir el ciclo de fijación para hacer amoniaco para la fertilización de cultivos».
El laboratorio de Nocera ha analizado la cantidad de amoníaco que el sistema produce. Pero la prueba real, dicen, está en los rábanos. Los investigadores han utilizado su enfoque para hacer crecer cinco ciclos de cultivo. Los vegetales que recibieron el fertilizante derivado de la hoja biónica pesan un 150% más que los cultivos de control. El siguiente paso, dice Nocera, es aumentar el rendimiento para que un día, los agricultores de la India o el África subsahariana puedan producir su propio fertilizante