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  CO₂ realiza 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 CO_2. 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

Y con esta entrada participo en la XXIII edición del carnaval de química que se aloja en el blog Moles y bits.

Y en la XXII del Carnaval de Biología que se aloja en Consultoría y Educación Ambiental.