jueves, 21 de marzo de 2013

Comer en climas revueltos

El mundo se está calentando y aunque se continúe debatiendo sobre las mejores medidas para evitarlo o se discuta si las causas tienen origen antrópico, geológico o astronómico, hay evidencia sólida que demuestra este cambio. La más concluyente es que las medidas llevadas a cabo por cuatro centros independientes (NASA GISS, NOAA / NCDC, Hadley / CRU y Berkeley Earth) señalan que la temperatura media sobre la superficie de la tierra subió un grado durante el siglo XX. Es mucho más urgente empezar a prepararse para afrontar las consecuencias que enzarzarse en discusiones bizantinas de quién es el responsable o dónde tenemos que colgar la próxima pancarta. El problema existe a pesar de las protestas, las temperaturas están aumentando a nivel global y que esto correlaciona con la concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera y en el corto-medio plazo no tiene los efectos positivos que nos gustaría tener. Uno de los problemas a los que debe enfrentarse la agricultura actual es el cambio climático, es decir, como continuar proveyendo de alimentos a una población creciente y con un clima cambiante. Como siempre algún iluminado ha pretendido ver una ventaja donde no la hay. Por ejemplo, elpresidente ruso Vladimir Putin en el año 2003 dijo que su país quizás no ratificara el protocolo de Kioto puesto que el climático global era bueno para Rusia porque aumentarían las cosechas de cereales. Esto nos confirma que los políticos no tienen ni idea de la ciencia. Solemos creer en la sabiduría de la naturaleza, pero lo cierto es que  para transformar una estepa rusa en un terreno agrícola productivo hace falta más condiciones que el aumento de la temperatura. Existen otros factores como la calidad y composición del suelo, el régimen de precipitaciones, e incluso la misma fisiología y bioquímica de las plantas.


Toca pelearse contra el calor.


          ¿Cuál es el efecto real de este aumento de temperatura global en las zonas agrícolas? Es cierto que el calor aumenta el ritmo del metabolismo de las plantas. La fotosíntesis, ese proceso por donde la planta convierte el dióxido de carbono (CO2) en glucosa liberando oxígeno se intensifica al haber más moléculas de CO2 en el ambiente. Además si aumenta la temperatura las reacciones químicas van más rápido. Estos dos factores podrían provocar un aumento de la biomasa que acumula la planta y esto parece querer decir más comida ¿no? No es tan fácil, todo tiene su pega. El problema está en que las plantas están adaptadas a un rango de temperaturas determinado que depende de cada cultivo. Si sobrepasamos esa condición la fijación del CO2 en la planta empieza a fallar. La causa es la rubisco, la proteína encargada de captar el CO2 del aire.  Esta proteína es entre otras cosas, la más abundante de toda la biósfera porque está en todas las plantas verdes del mundo. Cuando te comes cualquier vegetal verde como una lechuga estás ingiriendo rubisco en cantidades industriales ( y que yo sepa nadie ha empezado a fijar el carbono atmosférico). Cuando los primeros organismos fotosintéticos empezaron a fijar CO2, la  atmósfera no se parecía a la actual. Tenía poco oxígeno y muchísimo CO2, por lo que no tenía problema en distinguirlos y escoger al CO2. Estos mismos organismos, que evolutivamente dieron lugar a las primeras plantas, cambiaron la composición de la atmósfera, aumentando la concentración de oxígeno. En condiciones de temperatura normales, la rubisco selecciona bastante bien al CO2 frente al oxigeno, pero a medida que aumenta la temperatura, la rubisco “se atonta” y cada vez distingue peor entre estas dos moléculas. Cuando se "confunde" y capta oxígeno en vez de  COrealiza un proceso bioquímico llamado fotorrespiración, que consume energía y produce moléculas oxidantes que son perjudiciales para la célula. Vendría a ser como acelerar el coche sin poner la marcha. Consumes gasolina, gastas el motor, pero solo sirve para hacer ruido. Una planta que ha sufrido este tipo de oxidación las hojas suelen estar arrugadas y curvadas hacia abajo y frecuentemente aparecen manchas amarillas o negras. Por lo tanto, las plantas, en temperaturas altas, aumentan el ritmo de la fotosíntesis, pero cae su eficiencia, y aumenta el daño por oxidación. A nivel de agricultura esto supone peores cosechas y menos alimento. Tampoco hay que olvidarse que el aumento de temperatura tiene efectos asociados como son las sequías.

Buscando tolerancia al calor o a la sequía.

No obstante la ciencia sirve para solucionar los problemas. Ahora mismo hay diferentes estrategias a nivel de mejora genética o de biotecnología para conseguir plantas adaptadas al aumento de temperatura o de la sequía. La ventaja que tenemos es que sabemos que el principal factor limitante a nivel molecular es la rubisco y su dificultad en distinguir entre oxígeno y CO2. Para cosechar comida con éxito hay varios proyectos en marcha encaminados a aplicar técnicas de ingeniería de proteínas para modificar la proteína rubisco de forma que sea capaz de seleccionar de forma más eficiente el CO2 frente al oxígeno. También están intentando hacer que las plantas aumenten su contenido antioxidantes que vendrían a ser como el aceite del motor, contribuyendo a que la maquinaria celular no se estropee por el aumento de oxidación. Las plantas tolerantes al calor todavía están en fase de experimentación. No obstante ya tenemos algún éxito en la búsqueda de plantas tolerantes a sequía. Tenemos un maíz transgénico en el mercado tolerante a la sequía. Este maíz expresa una proteína de bacteria capaz de proteger a las estructuras celulares cuando la planta pierde agua, lo que incide en una mayor capacidad de afrontar la sequía. Este maíz es capaz de aumentar aproximadamente un 10% la cosecha en condiciones de sequía. También hay muchas variedades en las que se modifica la biosíntesis o la sensibilidad a una hormona vegetal llamada ácido abcísico, que es la encargada de regular la respuesta a sequía. Ninguna de estas variedades está todavía en el mercado. 

Ya tenemos maíz tolerante a sequía


37 comentarios:

  1. Por favor, mira esto, va relacionado con tu post, y si no te importa, dime que opinas.Saludos.
    http://antonuriarte.blogspot.com.es/2013/03/las-ventajas-de-los-combustibles-fosiles.html

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    1. Antón Uriarte es un conocido crítico contra el cambio climático de origen antrópico. No puedo entrar en detalles técnicos porque no es mi campo, pero el hecho de que publique solo en un blog y que su visión sea contraria a lo que sostienen la mayoría de los científicos me hace dudar bastante de la validez de sus posturas.

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  2. ¿Podría ser que el aumento de la temperatura derivara en un aumento de intervalos de latitudes tropicales más amplias, en vez de mayor numero de climas áridos; es decir, mas calor pero más lluvia?

    Por otro lado desde el punto de vista bioactivo, cambios pequeños de temperatura como usted comenta afectan al rendimiento de la planta a través de los rendimiento de distintas reacciones químicas. Pero a cambios mayores, sería necesario considerar aspectos como la desnaturalización de proteínas o la el estado de fluidez de substancias y coloides (aspectos que afectarian directamente a las estructuras internas de las plantas). Estos determinarían la actividad biológica independientemente de el tipo de proteína que actuara para fijar el CO2. Con lo cual serían muchas las proteinas a modificar.

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    1. Es que el tema es más alrgo. El otro efecto a nivel molecular es el plegamiento incorrecxto de proteinas, por eso muchas de las proteínas de respuesta a choque térmico son chaperonas que actúan plegando correctamente las proteínas.

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  3. Pero hay que dar todos los detalles, ese maiz anti natura lleva mucho agrotóxico

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  4. Sólo recordar que la tierra sin el hombre ha vivido ya unas cuantos eventos de extinción en masa, algunos de ellos relacionados con los cambios de composición de la atmósfera a causa de los cambios que los organismos vivos han hecho en ella.
    Ahora es el momento de investigar en transgénicos si no queremos que en 3o o 40 años tengamos que comprar las tecnologías a quién sí está investigando ahora (las "malévolas" multinacionales, por ejemplo ). Creo , pero , que vamos por el camino contrario gracias a esa política de miedo (transgénicos = cáncer) que hacen muchas organizaciones y que en realidad no entiendo el por qué.
    Sólo viéndolo desde una perspectiva más amplia (y sobretodo teniendo en cuenta el cambio climático y el aumento de población de los próximos años) se puede uno hacer una idea de lo necesaria que es ésta tecnología.
    Eso no quita en absoluto ni tiene nada que ver con que uno se haga su huertecito como le de la gana, o que esté más o menos de moda el tema de los productos naturales, o la agricultura ecológica etc.. ni se trata de una guerra entre una cosa u otra, al menos yo no lo veo así (mucho fundamentalista sí). Creo que las cosas se pueden compaginar perfectamente.

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  5. Un estudio de ecología en el norte de EEUU hicieron simular en bosques enteros un efecto de cambio climático (con unas cúpulas y unas máquinas impresionantes), y dio como resultado un aumento de la masa boscosa, no me extrañaría que Putin basase su afirmación en algún estudio hecho en Rusia, creo que el hecho de tener presidentes ineptos en España te hace suponer lo mismo para los presidentes del resto del mundo, una mala lógica.

    Lo preocupante es la liberación de CH4 del permafrost, porque no se sabe a ciencia cierta cuanto hay.

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  6. El intentar conocer cómo hemos llegado aquí no es ninguna "discusión bizantina".

    Nos estás diciendo que hay que resignarse y adaptarse a lo que hay, ya que la cosa no tiene remedio. Es una postura (pasivistas que nos quieren colar el cuento de la "inevitabilidad" - como p. ej. que es divinamente inevitable la contaminación química y por tanto hay que aceptarlo sumisamente y sin quejarse - los hay de todos los colores).

    Otra postura es intentar poner freno a las causas que dependen de nosotros, los humanos, mientras estemos a tiempo. Aún hay razones para el optimismo en este sentido. Para ello hay que entender los procesos y las causas. Hay miles de científicos "bizantinos", de alto nivel y muy racionales, que están en este segundo grupo.

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    1. Pasivismo sería denunciar el cambio climático y limitarse a eso. Obviamente para hacerle frente hay varios frentes. La biotecnología es uno.

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    2. Mulet, no sé si realmente has leído mi comentario o si lo has entendido (aunque era bien fácil de leer y entender): No trata de abordar el problema desde 2 frentes, aunque quien dice eso soy YO, no tú: Resulta que ahora parece que lo matizas, pero en tu entrada directamente haces burla de quien estudia las causas y los procesos del cambio climático antrópico y busca limitarlos (lo mismo para la excesiva y nociva contaminación ambiental química, radiactiva, etc...propiciadas por los humanos).

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    3. No veo la burla por ninguna parte, de hecho cito 4 fuentes diferentes.

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  7. En realidad el maíz no sería uno de cultivos más preocupantes en cuanto al aumento de temperaturas, ya que al ser una planta C4 tiene desarrollada una adaptación a la ineficiencia de la enzima Rubisco. Otro cuento son las plantas C3 como el trigo o el arroz. ¿No hay ningún proyecto de mejora genética pensado para estos cultivos, mucho más vulnerables que el maíz?

    En otro orden de cosas, ya que has sacado el tema de alimentar a una población creciente... Me encantaría saber tu opinión acerca del Malthusianismo y las medidas de control de población, especialmente en los países en vías de desarrollo como Nigeria que están aumentando su población a un ritmo mucho más rápido de lo que los recursos naturales de ese planeta lo permiten.

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    1. Si, si que los hay. Transgénicos no hay ninguno que sea comercial, por la oposición que suscitan, pero publicados ya hay algunos. También se están buscando por mejora genética clásica, con las consiguientes limitaciones.

      Y he puesto el ejemplo del maíz por que es el único trasngénico comercial resistente a la sequía. Al calor no hay ninguno.

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  8. Me gusta cuando explicas tan claramente los beneficios de la biotecnología en materia de agricultura, sin entrar tanto a saco en la polémica sobre "transgénicos sí, o no" (ojo, que también me engancha eh? xD)

    Quería añadir que, según lo que he estudiado en la carrera, las plantas sufren un aumento en el rendimiento de la fotosíntesis cuando aumenta no sólo la temperatura, sino también la concentración de CO2. Sin embargo, aunque a priori parezca que "si estos dos factores no aumentan en exceso no habría problema" (incluso habría ventajas) no es así la cosa, puesto que el metabolismo de las plantas termina por aclimatarse a las nuevas condiciones en pocas semanas, y estaríamos como al principio. (Los estudios que conozco se han hecho en el campo con plots emisores de CO2 para evaluar el cambio metabólico).

    Si a esto le sumamos el problema de la selectividad de la RuBisCo, entonces estamos jodidos a corto plazo =).

    Saludos!

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    1. Revisa tus estudios amiguito, la mayoría de investigaciones serias muy al contrario anuncian incrementos de la PNP en las regiones de clima templado.

      Es decir,Putin no iba muy desencaminado,y ni Rusia ni Canadá ni Japón han firmado el protocolo de Kioto ;)

      Si a alguien le interesa ver los resultados:
      http://issuu.com/argos/docs/name9a45f4

      Como opinión personal creo que simplemente habrá un cambio en el equilibrio poblacional, unas especies antes residuales se volverán dominantes, etc, de hecho en estos estudios también pudieron apreciar dicho fenómenos.

      Ecólogos saludos.

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  9. Una consecuencia más del aumento de la concentración de los gases de efecto invernadero. A la disminución de la eficiencia fotosintética de las plantas, habría que añadir la aparición de plagas de insectos. Mientras, los políticos tratando de arrimar el ascua a su sardina. No conocía la barbaridad de Putin sobre los beneficios del calentamiento global, pero es para echarse a temblar.

    Buen post, está muy bien explicado y el tema es de lo más actual. Gracias por participar en el XXIII Carnaval de la Química.

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    1. Creo que a Putin también le interesa mucho la ruta mercantil del ártico, de hecho plantaron la bandera rusa en la placa continental.

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  10. ¿Que la rubisco no distingue el O2 del CO2 por la Tº?
    Creo que lo que más influye es que en condiciones donde el viento está en calma, al estar en calma y producir muchísimo más fotosíntesis (expulsión de O2 proveniente del H2O y captación de CO2) que respiración celular (expulsión de CO2), se crea una microcapa de aire, por no correr el viento, alrededor de la hoja donde el CO2 prácticamente desaparece y entonces la rubisco empieza a fotorrespirar expulsando CO2. Si la memoria no me engaña de las clases de biología de primero de agrónomos, que quedan un poco lejos.

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    1. El efecto de la temperatura sobre la foto respiración sale en todos los libros de fisiología vegetal, el efecto que comentas, que supongo que tendrá su importancia, no recuerdo haberlo leído.

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    2. Releyendo el libro de "Iniciación a la fisiología de las planta" de 1º de agrícolas en Valencia en la pag. 31 esta explicado el procedimiento que antes he dicho. Y la T si que influye porque la solubilidad de los gases disminuye con el aumento de T pero lo hace mas pronunciadamente en el caso del CO2 que en O2. Y también la afinidad de por el oxigeno aumenta en la RuBisCo con el aumento de temperatura, como tú has explicado.

      La RuBisCo tiene muchísima mas afinidad por el CO2 que por el O2 pero esta ventaja se reduce por la concentración de gases que hay en la atmósfera (21% O2 y 0,03% CO2) hasta reducirse entre la relación corboxilación y oxidación de 3:1, en condiciones normales.

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  11. Respecto al cambio climatico, ¿muchas evidencias dices?, no se, no se
    http://www.youtube.com/watch?v=NWmMOoyCNYs

    y luego este articulo
    http://online.wsj.com/article/SB10001424127887323981504578179291222227104.html

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    1. ¡Dios mio! Si lo dice un documental sensacionalista ya no cabe ninguna duda. El cambio climático es una patraña.

      Mother of god...

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    2. El invitado el negacionista climático, luego empezará diciendo que ha sido eta.....
      1000 veces se cuenta una mentira por si cuela.....

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    3. Cuidado con los videos de youtube, los reptilianos no quieren que sepamos la verdad. Nos quieren cocer a baja temperatura para que conservemos nuestras propiedades organoepilépticas.

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  12. ...la temperatura ha aumentado 1 (un) grado en el siglo XX... ¡Vaya barbaridad! A este paso, igual en el siglo XXV ha subido 5 grados de media... Sarcasmos aparte, imagino que los datos (que asumimos correctos) tendrán su rango de incertidumbre desde el punto de vista estadístico, es decir habrá subido 1 grado +/- la desviación estándar o el intervalo de confianza o... ¿Por qué no se dan esos datos? Creo que desde el punto de vista científico serían interesantes.

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    1. Si hombre, si , todo es una conspiración de la ciencia y los grupos conservacionistas

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  13. El cambio climático antropogénico, ¡vaya timo!

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  14. Sabes si se ha hablado alguna vez en los foros de biotecnología de contribuir a la mitigación del cambio climático? La agricultura industrial es uno de los grandes contribuyentes a las emisiones de Gases de Efecto Invernadero.

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    1. Es una de las principales preocupaciones:

      Piensa que una de las ventajas del Maiz Bt es que no tienes que hacer las fumigaciones lo que ahorra emisiones, pero hay más:

      http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21040386

      http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21367444

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  15. y también el uso de quimica en las plantaciones de transgénicos, desde luego la gente no quiere o.g.m., por algo será

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    1. Tus afirmaciones no son ciertas. No he visto a ningún enfermo rechazar un fármaco por ser OGM ni a ningún ecologista no aceptar un billete por estar hecho con algodón trasngénico. Si tus afirmaciones son ciertas, ruego me des todos tus billetes, no sea que te contaminen.

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    2. Seguro que te has comido alguna vez algo ecológico, ruego lo devuelvas a la tierra también. Me pongo a la altura de tu demagogia

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    3. Supongo que alguna vez algo habré comido, no lo recuerdo. Pero en todo caso no soy tan "ecológico" como para devolverlo a la tierra, muy incómodo y poco higiénico. En su momento lo devolví por el cauce fisiológico normal al "señor Roca" y de ahí a la alcantarilla. Bendito invento industrial, tecnológico y moderno, pero gran invento, ahora dime que tú no lo usas.

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  16. Y tu no respires aire ecológico tampoco que eso va contra tus principios, la vida sana, no???
    Faltaba por salir el tema manido de los billetes

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    1. Manido, pero cierto. Sé consecuente y dámelos. por lo demás ¿el aire ecológico? ¿el de ciudad también? ¿no deciais que nos estábamos intoxicando y que las ciudades están contaminadas? ¿en qué quedamos? Por qué yo soy muy urbano, no sabía que también existe el aire ecológico.

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    2. A lo mejor se refiere a esto :D

      http://articles.latimes.com/2013/jan/31/business/la-fi-mo-china-canned-air-smog-20130131

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