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La científica que desarrolla «super plantas» para combatir el cambio climático

La profesora Joanne Chory en el Instituto Salk, donde dirige su proyecto «Ideal Plant». Imagen: Salk Institute.

La Dra. Joanne Chory espera que las modificaciones genéticas para mejorar las capacidades naturales de fijación de CO2 de las plantas puedan jugar un papel clave en la lucha contra el cambio climático, pero sabe que el tiempo es corto tanto para ella como para el planeta.

Si se tratara de una película sobre la última esperanza de la humanidad antes de que el cambio climático nos destruyera, Hollywood sería acusado de exagerada repetición. Esto es porque la Dra. Joanne Chory es demasiado perfecta para que el papel sea creíble.

La estimada científica, que durante mucho tiempo ha tocado el tambor del clima y ahora dirige un proyecto que podría bajar la temperatura de la Tierra, es quizás la botánica más importante del mundo y se encuentra en la cúspide de algo tan grande que realmente podría cambiar nuestro planeta.

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También es una mujer en sus 60’s que está luchando contra una enfermedad que está minando su propia vida. En 2004, a Chory se le diagnosticó Parkinson, lo que hace que el calendario de éxitos sea aún más complicado.

«Estamos tratando de hacer algo que es algo enorme y complicado a pesar de que suena muy simple», dice Chory. «Las plantas evolucionaron para absorber el CO2 y son realmente buenas en eso. Y lo concentran, lo que ninguna máquina puede hacer, y lo convierten en materiales útiles, como el azúcar. Chupan todo el CO2, lo arreglan y luego vuelve a subir a la atmósfera».

Ahora está trabajando para diseñar plantas capaces de almacenar aún más dióxido de carbono en sus raíces. Su proyecto «Ideal Plant» utiliza la edición de genes, a través de la mejoramiento tradicional y Crispr, para hacerlo. En gran escala, esto podría absorber suficiente carbono de la atmósfera para frenar el cambio climático.

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Este concepto básicamente empalma los genes de cultivos tradicionales y plantas cotidianas como los porotos, el maíz y el algodón, con un nuevo compuesto que los hace absorber más carbono. Sus raíces luego lo transfieren al suelo para mantenerlo allí.

Este enfoque esencialmente sobrealimenta lo que la naturaleza ya hace.

«Me emociono cuando hablo sobre el proyecto», me dice Chory en una oficina del Instituto Salk, un campus de investigación biológica venerado en el borde del Océano Pacífico en el sur de California (EE.UU). Su escritorio está lleno de publicaciones, premios, fotos familiares y portadas de revistas enmarcadas de revistas científicas. «Tenemos que encontrar una manera de eliminar el CO2 de la atmósfera y creo que las plantas son la única manera de hacerlo de manera asequible», dice Chory.

«Siento que tengo el peso del mundo sobre mis hombros», dice, dejando escapar una risa. «Es mucha presión».

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Una vista de un cuarto de cultivo con plantas que pertenecen a los géneros Arabidopsis, Lotus y Medicago en el Instituto Salk para Estudios Biológicos. Fotografía: John Francis Peters

Nacida en Boston de padres libaneses, la tercera de seis hijos, Chory recibió un doctorado estudiando bacterias fotosintéticas en la Universidad de Illinois. Pasó sus años postdoctorales como investigadora de la Escuela de Medicina de Harvard, y luego se unió al Instituto Salk en 1988. En el camino, descubrió cómo las plantas responden a todo, desde la luz y el ambiente, a cómo regulan el tamaño y el crecimiento.

«También es un tema filosófico», dice ella, explicando por qué tantas personas golpean la lata del calentamiento global. “Si me duele ahora, tal vez mis bisnietos puedan ver un beneficio. La gente no elige el dolor ahora, es por eso que no hemos hecho nada respecto al cambio climático «.

De vez en cuando, mientras hablamos, los síntomas de Chory aparecen como un invitado no-invitado, otro recordatorio del tiempo. Luchando por mantener el control y siempre consciente del humor implícito en sus movimientos, no se asusta con el elefante en la habitación.

«Cuando me emociono realmente me pongo en movimiento», se disculpa de forma burlona, ​​dejando escapar una risita tímida. «Estoy mucho mejor los sábados». Hace una pausa, recoge sus pensamientos. «Es por eso que quiero hacer algo que no cause dolor a la gente. Nunca sabes cuando estas haciendo un cambio global. No sé si podemos hacerlo, pero tenemos que intentarlo».

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Un escenario ‘incluso si’

Las temperaturas ya están en niveles alarmantes, incluso si alcanzamos el acuerdo de París de frenar un aumento de 2°C. El mundo se dirige a grandes trastornos, es simplemente una cuestión de la escala. Si tenemos alguna posibilidad como especie, sostiene Salk, es con grandes ideas como esta.

En este momento, el instituto está negociando con compañías semilleras y preparando pruebas en nueve cultivos agrícolas para introducir plantas ideales en campos de todo el mundo. Las pruebas de campo comienzan a finales de este año con trigo, soya, maíz y algodón.

El desarrollo de estas plantas ideales es el primer paso en la «Iniciativa para el Aprovechamiento de Plantas» (que amplifica los sistemas de raíces y la producción de suberina, que es esencialmente corcho, o la cáscara del melón, la clave mágica de las plantas que contienen más carbono) antes de transferir estas características genéticas en varios cultivos. Con los recursos y el financiamiento adecuado, se espera que los prototipos de cada cultivo estén listos en los próximos cinco años.

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Una donación de US$2 millones de Howard Newman, miembro de la junta de Salk y veterana de capital privado que ha invertido en petróleo y gas, inició el proyecto en junio pasado. En abril, el Instituto Salk recibió una beca TED Audacious por un total de US$35 millones para apoyar el plan.

Chory dice que estas nuevas plantas tendrán sistemas de raíces más profundos y más fuertes que también detendrán la erosión, otro subproducto del calentamiento de las temperaturas, lo que hará que el suelo sea más saludable y aumente la producción. Cuando las plantas normales mueren, liberan grandes cantidades de CO2 al aire; cuando las plantas ideales mueran, se liberará una cantidad significativamente menor de CO2 debido a que se almacenará más carbono en las raíces y el suelo más profundos durante períodos más prolongados, y la capacidad natural de la suberina como polímero de carbono para resistir la descomposición a corto plazo.

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Los primeros dos metros del suelo de la Tierra contienen más de tres veces la cantidad de carbono que la atmósfera, y pueden contener incluso más. Se predijo que el uso de combustibles fósiles aumentará casi un 2% el año pasado. Cada año, producimos 18 gigatones de CO2 más de lo que la Tierra puede manejar actualmente; Salk cree que su solución puede lograr una reducción anual del 46% en el exceso de emisiones de CO2 producidas por los seres humanos.

Es una idea extremadamente ambiciosa llena de tantas incógnitas: cómo obtener la aceptación global de los agricultores, cuántos años tardarán las plantas en alcanzar la madurez y luego será demasiado tarde, cómo reaccionará la madre naturaleza ante tal modificación genética y a qué sabrán estos cultivos; a las que ninguno de los cerebros de Salk puede responder.

El instituto fue fundado en 1960 por Jonas Salk, un biólogo que descubrió la vacuna para la poliomielitis en 1955.

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De pie en el borde del campus costero diseñado por Louis Kahn, una extensión de ominosas torres de cemento y espectaculares vistas al océano, todo se siente directamente desde la mente de Philip K. Dick. Parte Gattaca, parte Logan´s Run, es fácil ver por qué se han filmado aquí numerosas películas.

Pero también hay un optimismo en estos laboratorios que se siente tan lejos de las estructuras rígidas y la narrativa climática a la que estoy acostumbrado. Muchos científicos me han dicho que su papel es algo parecido a un historiador, que documenta los últimos días de una especie o sistema. No es así en este lugar.

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«Hay esperanza en los sueños, en la imaginación y en el coraje de quienes se atreven a convertir los sueños en realidad», dijo Jonas Salk.

Dentro de estos bloques modernistas, también son soñadores, pero arraigados en la realidad. El centro de investigación biológica, financiado por subvenciones gubernamentales y donantes privados, ha pasado décadas avanzando hacia curaciones para todo, desde el cáncer hasta el Alzheimer. En 1968, Robert W. Holley, director fundador de Salk Cancer Center, ganó un premio Nobel; en 1975, el personal del Instituto ganó otro Nobel, y nuevamente en 1977 y 2002.

Más recientemente, a Chory se le otorgó un premio innovador de US$3 millones por descubrir cómo las plantas optimizan su crecimiento, desarrollo y estructura celular para transformar la luz solar en energía química.

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Veo el optimismo en una gira con el Dr. Joseph Noel, un bioquímico centrado en el aprovechamiento de la suberina, la pieza clave del proyecto. Me muestra robots para plantar semillas, que pueden hacer en un día el trabajo que llevaría semanas de trabajo humano; cuartos de cultivo de última generación capaces de simular casi cualquier condición ambiental; Invernaderos asentados sobre espectaculares acantilados. Todo el tiempo él menciona la importancia del corcho. «Es una barrera esponjosa que ayuda a una planta a regular la entrada y salida de agua, el intercambio de gases que entran y salen. Piénsalo como un plástico protector alrededor de ciertas células de la planta».

El fundador del instituto, Jonas, dijo una vez «nuestra mayor responsabilidad es ser buenos antepasados», y pienso en la relevancia de la cita, ya que Noel me muestra filas de salas de simulación llenas de totora, pastos de pantano, leguminosas Lotus japonicus y Arabidopsis thaliana, una planta de investigación parecida a una maleza, todo en varios estados de crecimiento, mientras los LEDs brillan y el aire sopla en forma húmeda mientras tomo notas.

«En lugar de simplemente crecer en un invernadero o luces artificiales en un laboratorio, queríamos tener la capacidad de simular una zona climática particular: calidad de la luz, cambios estacionales, cubierta de nubes, temperaturas», dice Noel.

Dado que Arabidopsis «puede ir de semilla a semilla en seis semanas» y su genoma está completamente secuenciado y se parece a muchas otras especies, la pequeña flor de mostaza se ha convertido en la verdadera piedra de Rosetta del proyecto.

«Es muy fácil cambiar su genética en una escala masiva», continúa. “Si cambiamos un gen en particular, podemos descubrir si las raíces se profundizan, si se vuelven más extensas, si cambia el contenido de suberina. Sus primeros ancestros han estado realizando la fotosíntesis durante unos 2.800 millones de años».

Sin plantas, la vida tal como la conocemos no existiría. La pregunta es si estos se convertirán en nuestros salvadores.

Las plantas genéticamente modificadas siguen siendo difíciles de vender

Hay un creciente campo de proyectos de eliminación de dióxido de carbono que incluyen máquinas que sacan C02 de la atmósfera, lo que se conoce como captura directa de aire. Hay proyectos como la «Ingeniería de Carbono», con el respaldo de Bill Gates, así como Climeworks, una startup de Zurich, y unas 20 instalaciones comerciales de captura y almacenamiento de carbono en todo el mundo, pero tienen un precio prohibitivo.

Ha habido fallas notables: Sir Richard Branson intentó un premio de US$25 millones para la eliminación de carbono, pero nunca encontró una solución. Las iniciativas de remoción de carbono también son criticadas por preservar el status-quo y los modelos de negocios de gran energía.

«En última instancia, todos sabemos que la respuesta de la humanidad al cambio climático, como lo establece el proyecto de la ‘Planta Ideal’, hará que nuestro futuro se rompa», dice David Stern, presidente y director ejecutivo del Instituto Boyce Thompson, una instalación de investigación de plantas líder en Nueva York, quien describe a Chory como una científica intrépida, creativa y de mente abierta. “Dada la complejidad y la escala del problema, se necesitarán muchos tipos de soluciones. El secuestro [de carbono] es sin duda una de ellos».

Un gran problema, señala Stern, es ganar corazones y mentes. La modificación genética de organismos que salvan el planeta podría ser una venta difícil en una era en la que los OGMs se han convertido en la antítesis del movimiento ecológico y orgánico.

«Si bien no están proponiendo líneas transgénicas tradicionales ni proponen hacer su trabajo en cultivos alimentarios, el problema seguirá surgiendo», agrega Stern.

Chory sostiene que las plantas han sido modificadas durante milenios, después de todo, seleccionar las mejores cepas para cultivar y tomar parte en su desarrollo es una forma de modificación genética, y los valores nutricionales y de rendimiento de dichos productos aún superan los inconvenientes. En Salk no introduce material genético extraño en sus plantas, a diferencia de muchos productos transgénicos. La Unión Europea prohíbe los OGMs, además de los cultivos editados con CRISPR (como resultado, las plantas podrían no llegar a la UE). Otro problema es el precio de la semilla y su entrega a los agricultores de todo el mundo, por lo que el uso a gran escala está en duda.

«Al igual que con cualquier cultivo transgénico, la gran pregunta es ¿cómo afectan los cambios a la calidad nutricional y si los pequeños agricultores de los países en desarrollo podrían comprar las semillas en una escala lo suficientemente grande como para hacer una diferencia?», se pregunta Dan Wenny, biólogo senior que estudia la dispersión de semillas de aves terrestres en el Observatorio de Aves de la Bahía de San Francisco.

En este momento, el delta del Mississippi en Louisiana es una zona de prueba para un primer lote de plantas ideales en la naturaleza, un paso importante para ver si los sistemas de raíces mejorados pueden mitigar el aumento del nivel del mar. Aún así, los investigadores de Salk son sobrios a las probabilidades.

“Cualquier esfuerzo de restauración, a diferencia de nuestra Arabidopsis que puede crecer de semilla a semilla en seis semanas, estos sistemas los plantas y luego esperas. Esperas mucho tiempo», se lamenta Noel. «No podemos permitirnos que estos experimentos no funcionen».

¿Estamos más allá del punto de no retorno?; «El mundo no va a ser el mundo en el que vivimos en este momento», dice Chory. «No sé si vamos a eliminar a toda la especie humana, pero creo que si no hacemos algo pronto iremos por ese camino. El índice de miseria de humedad más el calor hará que los mamíferos no puedan vivir «.

La Unión de Científicos Preocupados (UCS, por sus siglas en inglés) dice que el punto de inflexión está aquí.

«No creo que esté aquí todavía», responde Chory. Aún así, ella admite que “la migración ya está ocurriendo. Canadá lo va a hacer bien en esto. Los Estados Unidos no. Vamos a tener muchos cambios en nuestra agricultura «.

Ella agrega: «Los agricultores son los que realmente tenemos que convencer. No podemos seguir cultivando de la manera que lo hacemos. Se puede alimentar de 8 a 10 mil millones de personas, pero dentro de 50 años, no quedará nada bueno, por lo que solo está aplazando el desastre «.

Chory mira una foto de su hija, Katie.

«Mírame, tengo 64 años. No voy a estar presente para ver cómo este proyecto se realiza, probablemente no voy a trabajar en Salk. Esa urgencia está aquí. La urgencia climática está aquí. Cada semana hay un nuevo desastre climático. ¿Cómo podemos llegar ahí? Realmente no podemos llegar más rápido. No sé si podemos hacerlo, pero quiero ser parte de la solución. No solo quiero sentarme y quejarme».


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