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Reinventando el arroz para un mundo transformado por el cambio climático
Pamela Ronald, genetista de plantas de UC Davis, quiere crear variedades de arroz que puedan sobrevivir en condiciones más duras, incluidas sequías más frecuentes. 4 de mayo de 2017
Molly Matalón
Pamela Ronald se para frente a dos hileras de plantas de arroz, que brotan de macetas de plástico negro, en un sofocante invernadero en el borde del campus de la Universidad de California, Davis.
Los investigadores del laboratorio de genética de plantas de Ronald privaron de agua a los pastos durante más de una semana. Los de la derecha, el control en el experimento en curso, se están poniendo amarillentos y colapsando. Las hojas de las plantas adyacentes, equipadas con un gen añadido, son gruesas, altas y verdes.
La esperanza es que estas alteraciones genéticas u otras similares puedan ayudar al arroz y otros cultivos a sobrevivir sequías devastadoras, evitando la escasez de alimentos en algunas de las partes más pobres del mundo. Ronald, un científico esbelto con cabello castaño corto, sonríe mientras mira los primeros resultados.
Ha pasado las últimas tres décadas trabajando para hacer que el arroz, un alimento básico para más de la mitad de la población mundial, sea más resistente al estrés ambiental. Ella jugó un papel central en una de las historias de mayor éxito reciente en genética de plantas, aislando un gen que permite que el arroz sobreviva a períodos prolongados de inundación. Es un gran desafío en las partes bajas de Asia, acabando con alrededor de cuatro millones de toneladas de arroz cada año solo en India y Bangladesh. Una década después del descubrimiento de su laboratorio, más de cinco millones de agricultores cultivan variedades de arroz diseñadas con el llamado gen Sub1, cubriendo más de dos millones de hectáreas en Asia.
La investigación más reciente podría ser aún más significativa, ya que el cambio climático aumenta la frecuencia y la intensidad de las sequías en grandes franjas de la Tierra, amenazando la seguridad alimentaria y la estabilidad de naciones enteras. El número de sequías extremas podría doble a finales de siglo, devastando campos y granjeros en el sur de Asia y Africa Sub-sahariana .
El trabajo de Ronald proporciona una poderosa declaración sobre el potencial de las herramientas genéticas modernas para preservar los medios de subsistencia y las vidas, y ofrece una narrativa contraria a los temores y distorsiones generalizados que rodean a los cultivos modificados genéticamente (ver Por qué necesitaremos alimentos modificados genéticamente). Este enfoque en los genes en nuestra comida es una distracción de los problemas realmente importantes, dice ella. ¿Cómo podemos reducir el uso de insumos tóxicos? ¿Cómo podemos alimentar a los pobres y desnutridos? ¿Cómo podemos estar seguros de que los agricultores tienen acceso a las semillas y que los consumidores pueden pagar los alimentos que se producen?
Pamela Ronald se pone manos a la obra con una planta de arroz.
Flores de montaña
Ronald creció en San Mateo, California. Su madre era una talentosa jardinera y cocinera. Su padre era un hombre de negocios que huyó de la Alemania nazi cuando era niño.
Años después de llegar a California, construyó una cabaña de 500 pies cuadrados en el sur del lago Tahoe, donde la familia pasaba las vacaciones de verano. Un día caluroso, cuando tenía alrededor de 15 años, Ronald y sus hermanos caminaron por un sendero empinado hacia High Sierra. En la silla de montar, se encontraron con una pareja que se cernía sobre un libro. Eran un par de botánicos profesionales que estaban catalogando flores. Había desarrollado un afecto por las plantas desde el tiempo que pasaba con su madre en el jardín y la cocina, pero esta fue la primera vez que se dio cuenta de que podía ganarse la vida trabajando con ellas.
A fines de la década de 1980, durante su programa de doctorado en UC Berkeley, Ronald comenzó a trabajar con pimientos y tomates. Pero cuando comenzó su trabajo posdoctoral, decidió cambiar su enfoque al arroz, al darse cuenta de que incluso los pequeños avances en la tolerancia al estrés para un cultivo tan crítico podrían ayudar a muchas personas. Los tomates y los pimientos son importantes para la ensalada, pero quería trabajar en la cena, dice ella. Quería trabajar en un cultivo de alimentos básicos, quería pasar a algo más importante.
Ronald llegó a UC Davis como profesor asistente en 1992. Su oficina pequeña y cuadrada tiene carteles del trabajo que ha realizado desde entonces, incluidos tapices asiáticos, ilustraciones y portadas de artículos de revistas, y copias ordenadas de ' La Mesa del Mañana: Agricultura Orgánica, Genética y el Futuro de los Alimentos, ' el libro de 2008 que coescribió con su esposo, Raoul Adamchak, quien enseña agricultura orgánica en UC Davis .
El trabajo de Ronald sobre el arroz tolerante a las inundaciones comenzó a mediados de la década de 1990, como una colaboración financiada por el Departamento de Agricultura de EE. UU. con colegas de UC Davis. En el transcurso de una década, el equipo identificó y aisló el gen Sub1 en una variedad antigua pero impopular de arroz indio, conocida como raza autóctona, que le permite sobrevivir incluso cuando estuvo sumergido bajo el agua durante más de dos semanas. Desde entonces, el Instituto Internacional de Investigación del Arroz con sede en Filipinas, respaldado por más de $ 70 millones en fondos de la Fundación Bill y Melinda Gates, ha mejorado ese gen en 10 variedades populares de arroz asiático. A su vez, la organización sin fines de lucro puso las semillas en manos de agricultores en India, Bangladesh, Indonesia, Nepal y otras naciones.
El arroz es un cultivo difícil de cultivar, requiere mucho trabajo y mucha agua. Demasiado a la vez lo mata, pero también lo hace muy poco. Solo se necesita una semana sin lluvia para disminuir significativamente los rendimientos en las áreas montañosas de cultivo de arroz.
Los desafíos de la producción de arroz solo empeorarán en muchas áreas, ya que el cambio climático aumenta las temperaturas, reduce las precipitaciones en ciertos lugares y aumenta las inundaciones o el nivel del mar en otros.
Bajo un escenario de altas emisiones de gases de efecto invernadero, los rendimientos del arroz serían casi un 15 por ciento más bajos de lo esperado a mediados de siglo, y los precios serían un 30 por ciento más altos, según un informe 2015 en Cartas de Investigación Ambiental.
Cambiar las prácticas agrícolas y el efecto fertilizante del aumento del dióxido de carbono podrían compensar algunos de estos impactos climáticos. Pero va a ser mucho más difícil y costoso mantener los rendimientos en muchas áreas, y las naciones ricas tendrán capacidades mucho mayores que las pobres para hacer los cambios necesarios, dice Keith Wiebe, investigador principal del Instituto Internacional de Investigación de Políticas Alimentarias.
Los cultivos modificados para sobrevivir a condiciones ambientales más duras serán una herramienta crucial para ayudar a los pequeños agricultores que producen en los entornos más tropicales, que serán los más expuestos a los impactos climáticos, dice Alain de Janvry, economista de UC Berkeley.
El trabajo en el laboratorio de Ronald sobre variedades de arroz tolerantes a la sequía se encuentra en una fase inicial. Ella se niega a discutir los detalles, incluido el enfoque básico, hasta que hayan realizado experimentos adicionales para verificar los resultados iniciales y publicado sus hallazgos.
Otros científicos alrededor del mundo también están compitiendo para desarrollar cultivos resistentes a la sequía y ya han logrado algunos avances, que incluyen aerosoles , híbridos , y alteraciones geneticas que ayudan a los cultivos a cambiar a modos de conservación de agua ante los primeros signos de problemas, o permiten que las plantas se las arreglen con menos humedad.
Pero se requerirán mayores avances para enfrentar los crecientes desafíos que se avecinan, y la tolerancia a la sequía es un problema complicado. El rasgo generalmente involucra varios genes y vías de comunicación celular. Es fundamental que las mejoras no se produzcan a expensas del rendimiento, el sabor y otras cualidades importantes para los agricultores y consumidores. Y parecería haber límites estrictos sobre cuánto se puede lograr, ya que todas las plantas necesitan agua.
Nublado
En un sábado nublado a fines de abril, Ronald se paró en el escenario en una plaza de ladrillos en el borde de la Bahía de San Francisco, dirigiéndose a la multitud reunida con carteles para la Marcha por la Ciencia. La ciencia se basa en datos, no en hechos alternativos, dijo, haciendo una pausa para recibir aplausos al final de la mayoría de las oraciones. La ciencia no es un buffet donde la gente puede elegir las partes que le gustan y tirar el resto.
Pero la gente sí, por supuesto. La línea de aplausos más débil de su discurso ante la multitud, reunida en gran parte para protestar por la negación de la ciencia climática por parte de la administración Trump, fue cuando dijo que la ciencia había mejorado las frutas, verduras y nueces de California. En otras palabras, cuando se tomó un momento para reconocer un campo que podría ayudar a abordar algunos de los problemas que surgen de un clima cambiante. Era el típico Ronald, decidido a afirmar adónde cree que conduce la ciencia, sea cual sea el público. Los cultivos genéticamente modificados se han vuelto increíblemente polémicos, ampliamente retratados como intentos imprudentes de jugar con la Madre Naturaleza en beneficio exclusivo de los conglomerados de semillas. Pero Ronald argumenta que el cuerpo de la ciencia muestra que han sido seguros y beneficiosos. Ella en público peleado con la Unión de Científicos Preocupados sobre estos temas, sugirió que Greenpeace malinterpretando datos , y criticó las leyes de etiquetado de OGM de Vermont en estas páginas (ver How Scare Tactics on GMO Foods Hurt Everybody). Asumir el papel de cara pública del campo, por supuesto, le ha valido críticas. GMOWatch la llamó propagandista de OGM y se deleitó al destacar que su laboratorio se retractó de un par de artículos en 2013, debido a cepas bacterianas mal etiquetadas y una prueba defectuosa. (Otros alabado el laboratorio por descubrir su propio error, y tomando dolores para corregir el registro.)
Las preocupaciones más serias sobre los OMG se centran en las plantas transgénicas, como la soja o el maíz modificados genéticamente con un gen bacteriano extraño que permitió el uso de la tecnología de Monsanto. Redondeo herbicida.
Historia relacionada
Leer siguiente El cambio climático hará cada vez más difícil alimenta al mundo. Los cultivos biotecnológicos tendrán un papel fundamental papel en asegurar que hay suficiente para comer. Pero la investigación de Ronald destaca la definición más amplia y prometedora de las alteraciones genéticas. El arroz Sub1 eludió cualquier reacción contra los transgénicos porque, si bien requirió las herramientas de la genética moderna para aislar y expresar el gen, no lleva consigo ningún ADN que no sea del arroz. El rasgo de una variedad de arroz se agregó a otras a través de métodos modernos de mejoramiento, acelerados mediante el análisis del ADN de la descendencia para evitar caminos falsos.
Ronald señala que todos los principales cultivos alimentarios han sido alterados por manos humanas de una forma u otra. Y algunos de los avances más importantes en el futuro, para mejorar los rendimientos, la nutrición, la tolerancia ambiental o los biocombustibles, pueden ser posibles solo con tecnologías de edición de genes cada vez más poderosas, como TALEN y CRISPR.
Lo que debería importarles a los legisladores, reguladores o críticos no es qué implemento se extrajo de la caja de herramientas genéticas en constante avance, sino si produjo un impacto positivo o negativo en la salud humana o el medio ambiente. En este punto, tenemos un historial de cuatro décadas de ingeniería genética en plantas, medicina y queso, sin evidencia de daño, dice Ronald.
El peligro es que los temores infundados puedan surgir a expensas de aliviar el sufrimiento humano real, si las regulaciones equivocadas ralentizan la ciencia o las protestas prevenir semillas y cultivos lleguen a los agricultores y consumidores que más los necesitan. Para Ronald, el objetivo real debe ser la sostenibilidad en el sentido más amplio, aplicando cualquier combinación de mejoramiento, agricultura orgánica o tecnología genética que nos ayude a alimentar a una población en crecimiento sin exigir un costo ambiental más alto.
Necesitamos hacer políticas basadas en evidencia y en una comprensión más amplia de la agricultura, dice Ronald. Existen desafíos reales para los agricultores, y debemos estar unidos en el uso de todas las tecnologías apropiadas para enfrentar estos desafíos.