En una reseña publicada en Philosophical Transactions of the Royal Society B, Stephen Long, profesor de ciencias de los cultivos y biología vegetal de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, describe las investigaciones para asegurar el futuro de los cultivos esenciales para alimentar a un mundo con hambre en un clima cambiante.
por la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Long, quien ha dedicado décadas al estudio del proceso de la fotosíntesis y a la búsqueda de maneras de mejorarlo, ofrece un resumen de hallazgos científicos clave que ofrecen un rayo de esperanza.
El aumento de las temperaturas, las sequías más frecuentes y prolongadas, las precipitaciones catastróficas y el aumento de los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera influyen en el crecimiento, el desarrollo y la viabilidad reproductiva de los cultivos, escribe. Si bien algunas plantas y regiones pueden beneficiarse de algunos aspectos del cambio climático, sin una intervención prolongada y costosa, muchas más sufrirán deterioros potencialmente catastróficos.
«Para 2050-60, los cultivos experimentarán un entorno significativamente diferente al actual», escribe Long. Desde su nivel preindustrial de aproximadamente 200 partes por millón, «el CO2 atmosférico alcanzó 427 ppm en 2024 y se proyecta que sea de aproximadamente 600 ppm para 2050″.
El calor extremo, las sequías, las inundaciones y otros fenómenos climáticos ya están alterando los sistemas agrícolas. Las temperaturas extremas previstas y la inestabilidad climática reducirán aún más el rendimiento de los cultivos , aumentando la hambruna, la inestabilidad política y la migración masiva, escribe.
Sin embargo, hay esperanza. Long afirmó que es posible modificar los cultivos para que persistan e incluso aumenten su rendimiento a pesar de los desafíos. Si bien el proceso lleva tiempo y puede ser costoso, el trabajo ya ha comenzado.
Por ejemplo, los investigadores están evaluando la tolerancia al calor, la sequía y las inundaciones de diferentes variedades de cultivos específicos, identificando aquellas con atributos potencialmente beneficiosos. Descubrir los rasgos genéticos que confieren estos beneficios permitirá a los científicos desarrollar cultivos —mediante el fitomejoramiento y/o la ingeniería genética— que resistan mejor las condiciones extremas.
Gracias a un minucioso trabajo, los científicos han descubierto que algunas variedades de arroz pueden sobrevivir hasta dos semanas sumergidas durante períodos de inundaciones intensas, mientras que otras son más tolerantes al calor. Estos hallazgos ofrecen oportunidades para desarrollar cultivares más resistentes.
Las plantas deben soportar diversos desafíos a medida que aumentan las temperaturas. La capacidad de secado de la atmósfera, que aumenta con la temperatura, extrae la humedad de las hojas a través de pequeños poros llamados estomas. Esto reduce la eficiencia del uso del agua por parte de las plantas, explicó Long, lo que sobrecarga los ya escasos recursos hídricos en muchas partes del mundo.
«Una planta puede cerrar parcialmente sus estomas para retener la humedad, pero esto puede interferir con su capacidad de extraer dióxido de carbono de la atmósfera, un paso clave en la fotosíntesis», dijo Long.
En experimentos de laboratorio y de campo , los investigadores descubrieron que aumentar la expresión del gen de una proteína sensora encontrada en las plantas reducía la pérdida de agua a través de los estomas sin interferir con la fotosíntesis.
«El resultado fue una mejora del 15 % en la eficiencia del uso del agua a nivel foliar en el tabaco cultivado en campo y una disminución del 30 % en el uso de agua a nivel de toda la planta», escribió Long. Debido a la alta velocidad con la que se puede modificar genéticamente, el tabaco se utiliza a menudo como «banco de pruebas» para estudiar alteraciones que pueden aplicarse a diversas plantas.
Los investigadores también han encontrado formas de reducir la densidad de estomas en las hojas de arroz y trigo, mejorando la eficiencia del uso del agua en un 15-20% sin disminuir el rendimiento.
El alto contenido de dióxido de carbono por sí solo altera la fisiología vegetal, a veces de forma beneficiosa al impulsar la fotosíntesis, pero también de forma perjudicial, afirmó Long. Un alto nivel de CO₂ puede alterar el control metabólico de las plantas al alterar los niveles de enzimas clave. Los científicos han descubierto que ajustar los niveles de proteínas que regulan la rubisco, una enzima fotosintética clave, puede aumentar la eficiencia fotosintética en presencia de un alto nivel de CO₂ .
Para demostrar qué tipos de ganancias son posibles en los cultivos alimentarios , Long señala el notable progreso logrado en la investigación sobre el maíz, casi el 80% del cual se utiliza en la producción de etanol y para alimentar animales, no humanos.
«Entre 1980 y 2024, la producción de maíz en Estados Unidos se duplicó, mientras que la del sorgo solo mejoró un 12%», afirmó. El éxito del maíz se debe a inversiones masivas de grandes multinacionales. Aún no se están realizando las mismas inversiones en el sector público.
Sin una inversión similar, «es difícil ver cómo las oportunidades… para asegurar el futuro de nuestros cultivos se pueden implementar en la escala necesaria», escribe.
Más información: Necesidades y oportunidades para asegurar el futuro de los cultivos y el uso de sistemas de cultivo para mitigar el cambio atmosférico, Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences (2025). DOI: 10.1098/rstb.2024.0229
