Agricultura Botánica y Genética Ciencia e Investigación Estados Unidos

¿Las células vegetales tienen la hoja de ruta para sobrevivir al cambio climático?


¿Los científicos de las plantas tienen la clave para salvar a las poblaciones vulnerables en un clima cambiante?


por Carnegie Institution for Science


¿Cómo deberían los investigadores de plantas prepararse para desplegar sus conocimientos para mantener la seguridad alimentaria en el futuro, así como para promover las energías renovables, secuestrar la contaminación de carbono de la atmósfera e incluso sintetizar medicamentos?

De acuerdo con un informe de la Organización Mundial de la Salud de 2018, entre 2030 y 2050, el cambio climático causará alrededor de un cuarto de millón de muertes cada año por desnutrición, enfermedades infecciosas y calor extremo.

Se estima que las pérdidas económicas relacionadas con el cambio climático serán de varios cientos de miles de millones de dólares al año solo en los EE. UU. Para 2090. Y estamos perdiendo especies a la tasa más alta que hemos visto desde que los dinosaurios se extinguieron; Un fenómeno que los científicos han acuñado «la sexta extinción».

Sue Rhee y David Ehrhardt de Carnegie, junto con Kenneth Birnbaum de la Universidad de Nueva York, sostienen que debemos mejorar drásticamente nuestra comprensión de la estructura, función y fisiología de las células vegetales para mitigar los ataques a la salud humana, la economía y el medio ambiente provocados por el clima cambio.

Publicado originalmente por Trends in Plant Science , su editorial que solicita un Atlas de células vegetales ahora forma parte de la colección especial de conservación de Cell Press.

Hoy están lanzando un sitio web del proyecto que solicita un taller de inicio para reunir a líderes de diversos campos para intercambiar ideas sobre la mejor manera de crear este recurso comunitario.

«Este es un desafío enorme y la comunidad de investigación en ciencias de las plantas debe hacer todo lo posible para ayudar al mundo a prepararse para enfrentarlo», dijo Rhee.

«Crear un atlas que catalogue los diversos tipos de células vegetales, los productos que producen y los materiales que requieren para su función nos permitiría responder preguntas de larga data sobre biología vegetal que se relacionan directamente con la seguridad alimentaria y el cambio climático «.

Las células vegetales son especiales porque pueden convertir la energía del Sol en energía química (azúcares y grasas) para la alimentación. Este proceso, llamado fotosíntesis, es fundamental para la vida tal como la conocemos en la Tierra.

Es la razón por la que la atmósfera de nuestro planeta es rica en oxígeno, lo que nos permite respirar. También es la fuente de referencia de todo nuestro suministro de alimentos, directamente a través del consumo de frutas, verduras, granos y otros productos vegetales, y para los consumidores de carne, indirectamente a través del consumo de animales que comían plantas .

Por último, las reacciones fotosintéticas requieren dióxido de carbono, lo que significa que las plantas están absorbiendo y secuestrando algunas de las emisiones de carbono con las que la actividad humana está contaminando la atmósfera. La vida vegetal existente en el mundo captura aproximadamente una cuarta parte del dióxido de carbono producido por las actividades humanas cada año.

Las plantas también son notables porque muchos de ellos pueden soportar ambientes extremos que matan a la mayoría de los animales.

Por ejemplo, hay plantas desérticas que prosperan a temperaturas tan altas como 116 grados Fahrenheit (47 grados Celsius), que es 12 grados más alta que la temperatura máxima en un jacuzzi estándar.

La forma en que las plantas evolucionaron para ser resistentes a entornos tan hostiles y las herramientas que utilizan para realizar una hazaña tan asombrosa sigue siendo un misterio.

«Dependemos de las plantas para el aire que respiramos y de los alimentos que comemos, y sin embargo, hay preguntas fundamentales sobre cómo se organizan y funcionan las células de las plantas que siguen sin respuesta», dijo Ehrhardt. «Esto tiene que cambiar si queremos estar preparados para el futuro».

Debido a las recientes innovaciones en la ciencia de datos, inteligencia artificial, biosensores, biología de sistemas, edición de genes, reproducción de precisión e investigación de microbiomas, es el momento oportuno para crear un Atlas de células vegetales, según Rhee, Ehrhardt y Birnbaum. Dicen que el esfuerzo requerirá que los científicos de plantas se unan a biólogos de campos biomédicos, así como a expertos en nanotecnología, imágenes y computación científica.

El Atlas de células vegetales será accesible para individuos y grupos en toda la comunidad científica de las plantas, lo que permitirá a los investigadores de diversos campos realizar un seguimiento de la actividad de las células vegetales y relacionarlo con condiciones externas en una escala nunca antes alcanzada.

Rhee, Ehrhardt y Birnbaum, junto con el Director interino de Biología Vegetal de Carnegie, Zhiyong Wang y Nick Melosh de Stanford, convocarán a líderes de diversos campos al taller de inicio del proyecto, donde discutirán cómo construir mejor este recurso, determinarán la iniciativa objetivos y visión, y una lluvia de ideas sobre cómo despejar obstáculos potenciales. Creen que la empresa beneficiará a todo el esfuerzo científico, así como a la sociedad en general.

«Ya tenemos compromisos de los 40 mejores científicos en campos emergentes para participar en el taller», dijo Rhee. «Estamos particularmente entusiasmados de contar con la financiación de la National Science Foundation para incluir a 20 científicos jóvenes: estudiantes graduados, postdoctorados y profesores asistentes. Recibimos con beneplácito las solicitudes de científicos junior interesados ​​en nuestro sitio web».

«Esta iniciativa nos permitirá responder preguntas sobre cómo maximizar la productividad y la capacidad de recuperación de la planta y minimizar los riesgos planteados por los factores estresantes ambientales», explicó Wang. «Pero tenemos que empezar ahora, si queremos hacer un impacto antes de que sea demasiado tarde».


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