Las plantas de resurrección en la lucha contra el crecimiento poblacional y el cambio climático

Durante gran parte de nuestra historia, la población humana se ha mantenido estable salvo algunos cambios en prolongados períodos de tiempo. Sin embargo, en los últimos siglos los avances científicos y tecnólogicos han permitido un crecimiento exponencial que a principios del S.XIX permitió alcanzar por primera vez las 1.000 millones de personas. Este número se duplicó a finales del primer tercio del S.XX, habiéndose multiplicado casi por cuatro en poco menos de un siglo.

Las predicciones con respecto a este aumento de población son diversas: hay quienes defienden que los números se habrán estabilizado para mediados de siglo en una población próxima a la actual, algo menos de 8.000 millones de personas, mientras que otros piensan que seguirán aumentando hasta superar los 10.000 millones sobre 2050.

En este contexto, una de las principales problemáticas que se plantean es la falta de recursos para alimentar a tal población, especialmente si tenemos en cuenta el aumento de zonas áridas a consecuencia del cambio climático.

Algunos científicos, como la profesora sudafricana Jill Farrant, creen que la clave se encuentra en las conocidas como “plantas de resurrección”, que reciben este nombre debido a que pueden perder hasta un 95% del agua celular y sobrevivir a condiciones extremas como las que se dan en las sequías durante meses o incluso años, de forma que al recibir agua vuelven a crecer en un corto período de tiempo.

Según Farrant, que habló de esta problemática en una charla TED en diciembre de 2015, hoy en día se conocen 135 especies de plantas con flores con esta capacidad. Estudiando los mecanismos utilizados por estas plantas, se ha encontrado viabilidad en la modificación genética (lo que sería simplemente “añadir” en cultivos como el trigo, el arroz o el maíz, que constituyen el 95% de nuestra alimentación de procedencia vegetal, genes de las “plantas de resurrección”).

De esta forma, se lograría paliar en cierta medida la falta de alimentos que se prevee venga asociada al incremento poblacional, fomentando además una disminución en el gasto de agua, casi tres cuartas partes del cual se requiere para su uso en la agricultura actual.

Joanne Chory

Joanne Chory es una botánica y genetista nacida en Methuen (Massachusetts, Estados Unidos) en 1955. Se graduó en Biología en Oberlin College (Ohio) y se doctoró en Microbiología en University of Illinois at Urbana-Champaign (Illinois) en 1984.

Se vinculó como profesora al Instituto Salk (California) en 1988 y desde 1999 es profesora de la Facultad de Biología celular y del desarrollo de la Universidad de California en San Diego.

Sus principales contribuciones científicas se encuentran en el campo de la botánica, en relación a sus investigaciones sobre el crecimiento de plantas que puedan hacer frente al crecimiento de la población humana. Utilizando Arabidopsis thaliana como modelo, se centra en la optimización del crecimiento de las plantas estudiando los efectos de la mutación genética en dicho modelo desde diversos campos más allá de la genética o la genómica como la biología celular, la cristalografía de rayos X, la bioquímica y la ecología. En concreto, Chory se centra en el fenotipo (expresión del genotipo o información genética de cierto individuo en el ambiente) y en los procesos relacionados con la luz en el desarrollo de las plantas.

Es miembra de numerosas academias y asociaciones como U.S. National Academy of Sciences, Royal Society, American Academy of Arts and Sciences o American Philosophical Society.

Ha recibido numerosas distinciones en reconocimiento de su trabajo, encontrándose entre ellas Genetics Society of America Medal, Fellow of the American Association for the Advancement of Science y el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica, que recibió por sus estudios sobre el uso de cultivos para la reducción de dióxido de carbono o CO₂, uno de los principales responsables del cambio climático.

En relación a estos estudios, Chory descubrió que una modificación genética en las plantas podría permitir el desarrollo de raíces más duras y profundas que contengan parte del CO₂, que ya absorben de forma natural durante la fotosíntesis para convertirlos en azúcares. La muerte de la planta libera estos azúcares transformándolos previamente en CO₂, lo que lleva al fundamento del proyecto de Chory: procurar que la planta en cuestión conserve ese CO₂ en una parte de la misma que sea resistente a la descomposición, como son las raíces. En este sentido, la modificación genética busca crear plantas con raíces mayores y más profundas, sin cambiar el ciclo de vida de la planta, ya que el CO₂ absorbido por ella sigue siendo en todo caso el mismo. Al morir, en lugar de almacenarse en las hojas, que se descomponen liberando CO₂ a la atmósfera, éste se guardará en las raíces (en cierto modo, “se enterrará”) gracias a dicha modificación genética.

A escala global, se calcula que la aplicación de este método en los grandes cultivos de cereales en los próximos años podría reducir en un 20% la emisión de CO₂, contando además con la ventaja de que las raíces no forman parte de la dieta del ser humano y, por tanto, no afectará a su dieta.

La reforestación

En silvicultura, la disciplina que se ocupa de gestionar los bosques y montes forestales, la reforestación se entiende como la acción de repoblar zonas que en un pasado reciente se encontraban cubiertas de bosques que han desaparecido por causas mayoritariamente humanas. Se considera una de las acciones más importantes en la lucha contra el cambio climático y en la mejora del medio ambiente.

En un estudio publicado en Science, una de las revistas científicas más prestigiosas, se llegó a la conclusión de que una reforestación potencial a escala internacional con Rusia, Estados Unidos, Canadá, Australia, Brasil y China abarcando más de un 50% de la superficie que se necesitaría podría llegar a absorber un 25% de las emisiones de dióxido de carbono a nivel mundial.

Esta reforestación no afectaría a suelos hoy en día agrícolas o urbanos y podría abarcar casi mil millones de hectáreas (el equivalente a la superficie de Estados Unidos), lo que contribuiría a la recuperación de ecosistemas naturales en esas regiones.

Sin embargo, la reforestación puede tener consecuencias negativas sobre componentes del ecosistema como la fauna, el suelo o el ciclo hidrológico en determinados casos. Un ejemplo de ello se encuentra en Irlanda, cuya superficie forestal pasó de ser un 1% a principios del S.XX a un 11% en la actualidad (unas 770.000 hectáreas), que se planea ampliar a un 18% en los próximos años. Hay quienes se oponen a este proceso cuyo protagonista es la Pícea de Sitka, cierta clase de conífera de origen norteamericano que según afirman algunos causa daños sociales y ecológicos, absorbiendo una cantidad menor de dióxido de carbono de la confirmada por los responsables de dicho proceso.

Todo parece indicar que la reforestación es una acción imprescindible para alcanzar un mundo más sostenible, pero solo en aquellos casos en los que no se hayan encontrado riesgos significativos que pudieran afectar a la salud del ecosistema donde se vaya a llevar a cabo, detectables por medio de estudios previos.

George Washington Carver

George Washington Carver fue un científico agrícola estadounidense nacido en 1864 en Diamond (Missouri, Estados Unidos). Nació como esclavo un año antes de que la esclavitud fuera abolida.

Mostró interés en la agricultura y la botánica desde que era un niño. En los años en los que transcurrió su infancia, a los niños afroamericanos no se les permitía asistir al colegio público de Diamond, así que con sólo 11 años decidió ir a Neosho, una población a 16 km, para recibir una educación en un colegio exclusivo a niños afroamericanos. Pasó por varios colegios diferentes y en 1880 se graduó en el instituto en Minneapolis (Kansas, Estados Unidos).

En el mismo año fue aceptado en la Highland College (Kansas), pero en cuanto se presentó allí personalmente lo rechazaron por motivos raciales. Años después, en 1890 empezó a estudiar Arte en Simpson College, en Indianola (Iowa, Estados Unidos) hasta que una profesora, Etta Budd, se fijó en su habilidad en el cultivo de plantas y le recomendó estudiar botánica en Iowa State Agricultural School en Ames (Iowa), ahora Iowa State University, donde se matriculó en 1891.

Fue el primer estudiante afroamericano en aquella universidad, donde en 1894 se convirtió además en el primer graduado afroamericano presentando su tesis, “Plantas modificadas por el hombre”. Joseph Budd y Louis Pammel, profesores del centro, le animaron a continuar allí sus estudios de Máster. Carver colaboró con el segundo en Iowa Experiment Station trabajando en patología y micología de plantas, forjándose una reputación como respetado botánico. En 1896 completó el Máster.

En el mismo año, el presidente de Tuskegee Institute (ahora Tuskegee University, en Alabama), Booker T. Washington, le ofreció un puesto para dirigir el Departamento de Agricultura, donde se convirtió en el primer miembro de la facultad afroamericano e impartió clases durante décadas.

Allí enseñó, entre muchos otros aspectos, métodos de rotación de cultivos y mejora de la calidad del suelo, y promovió la investigación de productos de cosecha y la transmisión de conocimientos a granjeros, en lo que participó de forma muy activa.

Entre 1915 y 1923, Carver investigó la aplicación de nuevos usos para el cacahuete, la patata dulce, la soja y la nuez, entre otros cultivos, lo que le otorgó una gran fama. Esta fue precisamente una de sus principales aportaciones a los granjeros: la fijación de nitrógeno en el suelo por estas plantas permitiría la mejora del terreno (cuyos nutrientes se habían visto muy afectados por numerosos cultivos de algodón) y el consecuente incremento de su aprovechamiento mediante rotación de cultivos: alternando cultivos de algodón con plantaciones de patata dulce o legumbres como el cacahuete o la soja. Se organizaron programas de formación para granjeros de Iowa y Alabama.

Carter fundó un laboratorio industrial de investigación para, con ayuda de varios colaboradores, popularizar los cultivos presentando un amplio número de nuevos usos, que reflejaban en los denominados “boletines agrícolas”.

En los años treinta creó un museo para dejar constancia de sus logros y de su legado y fundó la George Washington Carver Foundation en Tuskegee.

Murió en 1943.

Sus aportaciones han sido reconocidas en multitud de ocasiones con diversos premios y dedicaciones.

El Banco Mundial de Semillas

El Banco Mundial de Semillas de Svalbard (también llamado Bóveda Global de Semillas de Svalbard, SGSV en sus siglas en inglés) es un almacén localizado 1.300 kilómetros al norte del Círculo Polar Ártico, en el archipiélago noruego de Svalbard, donde se guardan cientos de miles de variedades de semillas de todo el mundo, con el fin de proteger la biodiversidad de las especies de cultivo. Especies tan básicas para nuestra alimentación como el maíz, el arroz o el trigo, entre muchas otras.

La instalación está protegida de catástrofes naturales como terremotos (no hay actividad tectónica en la región) o tsunamis (se encuentra a 130 metros sobre el nivel del mar) e incluso de la radiación (se encuentra totalmente aislada). Su temperatura se mantiene a -18ºC, previendo además fallos eléctricos (el permafrost o capa de suelo permanentemente congelada mantendría las semillas viables) y conflictos bélicos (la región está protegida por un tratado internacional que la califica como zona desmilitarizada).

Una sola muestra contiene 500 semillas selladas herméticamente en una caja de aluminio. La instalación tiene capacidad para almacenar 4,5 millones de estas muestras, que provienen de países tan alejados como Azerbayán, Costa Rica, Perú, Canadá o Corea del Sur, entre muchos otros.

Desde que se inauguró en febrero de 2008, el SGSV ha ido acumulando cientos de miles de muestras hasta alcanzar en la actualidad un total de 983.524, procedentes de prácticamente todos los países del mundo.

Se conoce a nivel popular como “La Bóveda del Fin del Mundo” porque suele asociarse a escenarios de catástrofes globales, aunque en realidad se desarrolló pensando en el caso de posibles fallos o percances que pudieran sufrir los bancos de semillas habituales (como ha sucedido ya en varios países como Filipinas, Afganistán, Irak o Siria) y ante los cuales el SGSV podría suministrar las semillas necesarias. Existen 1.750 de estos bancos en el mundo, varios de ellos en España. El investigador interesado en acceder a alguna muestra, deberá solicitarlo en uno de estos bancos y no en el SGSV, donde no está permitido ya que su función es exclusivamente la de actuar como refuerzo para dichos bancos.

Existe un equivalente a los bancos de semillas para especies de animales, los “zoológicos congelados”, que almacenan material genético como huevos o esperma a temperaturas de -196ºC en tanques de nitrógeno líquido con el fin de preservar dichas especies. El mayor de ellos se encuentra en el Zoo de San Diego (Estados Unidos).

Anna Atkins

Anna Children fue una botánica y fotógrafa nacida en 1799 en Tonbridge, Kent (Reino Unido). Dada la temprana muerte de su madre, fue criada por su padre, el químico, minerólogo y zoólogo John George Children, quien le inculcó una educación científica.

En 1825 se casó con el comerciante John Pelly Atkins y se trasladó a Halstead (Reino Unido), donde desarrolló su interés por la botánica recolectando, secando y almacenando multitud de plantas en una serie de herbarios.

En 1839 asistió a la presentación en la Royal Society del invento de William Henry Fox Talbot: los “fotogramas” o imágenes fotográficas hechas sin cámara, que se lograban situando un objeto sobre un folio de papel sensible a la luz y dejándolo expuesto al sol. En 1842, el astrónomo y químico John Frederick William Herschel mejoró esta técnica mediante el proceso llamado “cianotipia”.

Atkins utilizó la cianotipia para elaborar imágenes fotográficas de algas que había recolectado en la costa del sudeste de Inglaterra. Lo hacía untando una hoja de papel con una solución de sales de hierro y dejándola secar. A continuación, situaba un alga sobre el papel, lo comprimía bajo un rectángulo de vidrio y lo exponía a la luz solar durante quince minutos. Luego lavaba el folio expuesto con agua, lo que llevaba a que la parte descubierta del papel adquiriera un color azul intenso. Así, la parte ocupada por el alga proporcionaba un dibujo en negativo en color blanco crema.

El trabajo empezó a publicarse en 1843 en fascículos titulados “British Algae: Cyanotype Impressions”, incluyendo 389 fotogramas y terminó convirtiéndose en el primer libro ilustrado con imágenes fotográficas.

En 1853 se publicó “Cianotipos de helechos británicos y extranjeros” y en 1854, “Cianotipos de plantas con flores y helechos británicos y extranjeros”, cuya autoría Atkins compartió con su amiga Anne Dixon, que había sido educada junto a ella por su padre.

En 1865, Atkins donó sus herbarios al Museo Británico. Murió en Halsted Place (Reino Unido) en 1871.