La seguridad alimentaria se perfila como uno de los mayores desafíos que enfrentamos a nivel mundial.
Por Rajeev Varshney y Vanika Garg
En algunos lugares, el acceso a los alimentos se ha deteriorado de manera constante en los últimos años , debido a las guerras, la inflación y los fenómenos meteorológicos extremos provocados por el clima. El costo de alimentos básicos como los huevos y las verduras ha sido noticia en todo el mundo.
La inflación de los precios de los alimentos supera actualmente a la inflación general en más de la mitad de los países del mundo. La respuesta obvia es aumentar el cultivo de los seis principales cultivos con mayor densidad energética: arroz, trigo, maíz, patatas, soja y caña de azúcar.
Lamentablemente, cada vez es más difícil producir alimentos debido a los conflictos, a condiciones climáticas más extremas , como sequías repentinas e inundaciones, y al aumento de enfermedades y plagas de las plantas .
Para que los agricultores puedan seguir produciendo en un futuro incierto, necesitamos mejores cosechas. Pero gran parte de la investigación agrícola de vanguardia se centra en mejorar aspectos específicos de una planta (mejor resistencia a la sequía o una mejor capacidad para tolerar la sal en el suelo). Esto puede no ser suficiente para hacer frente a crisis futuras.
Nuestra investigación sugiere una forma de acelerar la creación de cultivos más fuertes aprovechando toda la fortaleza genética de las especies de cultivos .
Cultivos que no paran
Los humanos han modificado enormemente las plantas que nos proporcionan la mayor parte de nuestros alimentos, utilizando herramientas como la cría selectiva y la manipulación genética .
Pero gran parte de la investigación agrícola se lleva a cabo de manera aislada. Los investigadores se centran en resolver problemas específicos, como por ejemplo cómo hacer que el trigo sea resistente a un hongo específico.
Los crecientes desafíos a la seguridad alimentaria en muchos frentes exigen un nuevo enfoque. El cambio climático planteará muchas amenazas diferentes a nuestros cultivos. Algunas partes del mundo podrían sufrir sequías repentinas mientras que otras podrían verse afectadas por inundaciones a causa de lluvias extremas. Algunas plagas y enfermedades prosperarán en un mundo más cálido.
Por eso estamos buscando otro enfoque: la pangenómica, que intenta capturar todos los genes a los que tiene acceso una especie.
Se podría pensar que una especie tiene un conjunto unificado de genes, pero esto no es cierto. Sí, todas las plantas de arroz tienen un conjunto de secuencias genéticas compartidas, pero las plantas y cepas individuales también tienen diferencias genéticas distintivas. El pangenoma abarca todas estas diferencias.
La idea de un pangenoma surgió recién en 2005 , cuando el microbiólogo Hervé Tettelin y sus colaboradores buscaban una vacuna contra la bacteria estreptococo. Al examinar diferentes cepas, se dieron cuenta de cuánta información genética adicional contenían.
Fue un gran avance y demostró lo mucho que nos perdimos al centrarnos en un solo aislado de una especie. Antes de su descubrimiento, habíamos asumido que un individuo de una especie contenía suficiente información para representar con precisión el contenido genómico de esa especie. Pero esto no es correcto.
Esta constatación ha cambiado la forma en que vemos nuestros cultivos. En lugar de intentar perfeccionar un único cultivar (variedad cultivada) utilizando únicamente su propio paquete genético, el pangenoma ofrece una manera de reinfundir el vigor perdido a partir del acervo genético más amplio.
En 2019, llevamos el enfoque pangenomático más allá y consideramos todo el acervo genético de un cultivo, incluidas sus variedades domésticas y sus parientes silvestres. Todavía existen muchos parientes silvestres de los cultivos domesticados. Estas plantas tienen una enorme diversidad genética y, a menudo, albergan genes superiores o variantes genéticas (alelos) que las plantas cultivadas perdieron debido a la domesticación y el mejoramiento.
Llamamos a este enfoque “superpangenoma” para reconocer la captura de acervos genéticos domesticados y silvestres.
¿Cómo puede esto ayudar a reforzar el suministro de alimentos?
Durante más de 10.000 años, los seres humanos han domesticado y criado selectivamente cultivos, pero sus parientes silvestres han prosperado durante el mismo período.
Existen buenas razones por las que estos parientes silvestres no han sido domesticados, desde su mal sabor hasta la dificultad de almacenamiento y los bajos rendimientos. Pero lo que sí tienen son rasgos deseables en su código genético que podemos identificar, aislar e infundir en las especies domesticadas.
Una vez que tenemos datos genéticos de una especie y sus parientes silvestres, podemos empezar a buscar genes particularmente útiles. Lo que buscamos son los responsables de la adaptación o supervivencia a las condiciones ambientales estresantes que probablemente empeorarán en el futuro, como la sequía, los suelos salinos y las temperaturas extremas. Podemos identificar genes responsables de la resistencia a las enfermedades y determinar por qué ciertas variedades ofrecen otros rasgos deseables, como un mejor sabor o mayores rendimientos.
En todo el mundo, varios proyectos de investigación prometedores utilizan este enfoque, desde investigadores estadounidenses que utilizan los genes de uvas silvestres para aumentar el rendimiento de las uvas domesticadas hasta investigadores chinos que realizan un trabajo similar con tomates .
Nosotros y nuestros colegas nos centramos en el humilde garbanzo , una legumbre muy nutritiva de particular importancia para los 1.400 millones de habitantes de la India. Los garbanzos, al igual que otros cultivos leguminosos, toman nitrógeno del aire y lo fijan en el suelo, lo que mejora la fertilidad y ayuda a compensar las emisiones de óxido nitroso , un gas de efecto invernadero menos conocido.
Pero los garbanzos carecen de diversidad genética debido a varios obstáculos evolutivos, la domesticación y la crianza selectiva. Esto ya está causando problemas, porque la baja diversidad genética hace que las especies sean más vulnerables a las plagas y las enfermedades. Los productores de garbanzos de Australia Occidental todavía recuerdan el brote de una plaga fúngica que casi acabó con la producción a fines de la década de 1990 y dejó al cultivo impopular, incluso mientras otros estados expandían las exportaciones .
La solución: buscar en los parientes silvestres. En los genomas de parientes como Cicer echinospermum , encontramos varios genes prometedores que ayudaron a resistir a este hongo.
Estos genes ahora pueden incorporarse a especies domesticadas a través de enfoques modernos (como la cría asistida por genómica y la edición genética) para desarrollar variedades de garbanzos resistentes a enfermedades y de alto rendimiento.
Una vez que busquemos y capturemos todo el stock genético de nuestros cultivos más importantes, tanto silvestres como domesticados, será más fácil y rápido potenciar estas plantas esenciales y equiparlas con los genes que necesitan para sobrevivir a las incertidumbres que depara el futuro.
Este artículo se publica nuevamente en The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original .
