Agrobiodiversidad: La biblioteca viviente

Las plantas silvestres y las de tradición, están proveyendo las mayores variedades de cultivo, el sistema alimentario global por su lado, un retoque genético.

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El mundo tiene más de 50.000 plantas comestibles. Pero el 90% de la demanda de energía mundial es consumida por tan sólo 15 cultivos, de acuerdo a estimaciones de la Organización para la Alimentación y la Agricultura (FAO) de las Naciones Unidas. Alrededor de dos tercios de nuestra ingesta calórica está proporcionada por tres fuentes: arroz, maíz, y trigo.

La dependencia en un puñado de cultivos es problemática. Al cultivar unos pocos cultivos durante incontables generaciones, hemos perdido inadvertidamente, algunas de sus propiedades más valiosas. Los cultivos modernos son susceptibles a cambios en las condiciones climáticas, por ejemplo, y son afectados severamente por plagas, las que comprometen alrededor del 30-40% de la producción mundial de cultivos como maíz, arroz y papas1, lo que demanda pesticidas cada vez más fuertes.

El contenido nutricional de lo que cultivamos está declinando. “El mejoramiento selectivo y el cultivo intensivo centrados en altos rendimientos, tienden a reducir la concentración de nutrientes” asegura Donald Davis, ahora retirado, pero quien documentó el 2004, junto con colegas del Instituto de Investigaciones de Biocomunicaciones en Wichita, Kansas, la reducción de nutrientes en docenas de frutas y vegetales sobre un período de 50 años2. traducido por agriculturers.com. Los cultivos principales modernos pueden producir más granos o frutas que sus ancestros, pero el producto comestible no es capaz de absorber o sintetizar la cantidad correspondiente de nutrientes, explica Davis. En el brócoli, por ejemplo, el hierro ha caído en un 32%, y el cinc en un 37% desde 1950. “Cabezas más grandes implican menores concentraciones de minerales”, asegura Davis. “Siempre compro las cabezas más pequeñas que pueda encontrar”.

La demanda por alimentos aumentará durante las próximas décadas. Para abordar los problemas de calidad nutricional, los científicos están buscando ayuda en la naturaleza. Los millones de años de adaptación a ambientes variados y por lo general, extremos, han creado una rica diversidad genética en los parientes silvestres de nuestros cultivos principales. Estas plantas representan una biblioteca inmensa de rasgos valiosos, con el potencial de mejorar la calidad y la resiliencia de los cultivos modernos. Investigadores a lo largo del planeta, están tratando de dotar a estos cultivos domesticados de estos rasgos por medio del entrecruzamiento. traducido por agriculturers.com. “Los programas de mejoramiento vegetal se ven beneficiados por tal diversidad genética, al crear nuevas variedades de cultivos que son nutritivas, que usan los recursos naturales más eficientemente, y que son capaces de responder a condiciones ambientales severas y a plagas y enfermedades devastadoras”, afirma Nora Castañeda-Álvarez una bióloga vegetal del Crop Trust, una organización sin  fines de lucro en Bonn, Alemania. Sin embargo, si se quiere alcanzar todo el potencial de los programas de mejoramiento vegetal, los científicos tienen que conservar las variedades silvestres que están en peligro de extinción, antes de que estas plantas desaparezcan y se lleven sus secretos con ellas.

Construyendo resiliencia

El humilde tomate es un cultivo tradicional en gran parte del mundo. Es la tercera variedad vegetal más cultivada en el mundo, de acuerdo a la FAO, luego de la papa y la mandioca. El 2014, se produjeron alrededor de 170 millones de toneladas, las que pertenecían a alrededor de 7.500 variedades de la especie  Solanum lycopersicum. Pero todavía hay espacio para mejorar. Los tomates silvestres crecen en un amplio rango de hábitats, desafiando plagas y la calidad del suelo, por lo que los científicos están explorando si es que esos rasgos pueden ser transferidos a las variedades comerciales para mejorar su resiliencia.

Un tomate comercial que pueda luchar naturalmente en contra de las plagas sería un recurso tremendo. Peter Hanson y Mohamed Rakha, genetistas vegetales del Centro Vegetal Mundial en Tainan, Taiwan, están usando las especies de tomate silvestres Solanum pimpinellifolium, Solanum galapagense y Solanum cheesmaniae, originarias de las islas galápagos, para crear nuevas variedades de tomate que sean resistentes a varias enfermedades y plagas de insectos.

Estos tomates silvestres pueden luchar en contra de los insectos gracias a pequeñas estructuras similares a cabellos llamadas tricomas glandulares, que cubren las hojas y el tallo. “Estos tricomas producen azucares acil y otros compuestos que repelen o son tóxicos para una amplia variedad de insectos” afirma Hanson.

Dotar a un tomate comercial con estos vellos repelentes de insectos, implica cruzarlos con una de las especies silvestres. Hanson está usando una línea de tomates de elite (una estirpe de semillas puras con ciertos rasgos) llamada CLN3682C, que ya es resistente al marchitamiento bacteriano, al virus amarillo de la hoja del tomate, a los nematodos de los nodos radiculares, y al marchitamiento fusarium.

Las plantas resultantes del cruzamiento, son monitoreadas para identificar a aquellas que llevan el rasgo de interés, así como los rasgos de la variedad de elite, explica Hanson. traducido por agriculturers.com. Si los rasgos de resistencia a insectos han sido secuenciados genéticamente, la selección se puede acelerar –en vez de monitorear la expresión, los investigadores pueden sencillamente buscar la presencia del gen o el alelo, lo que se conoce como la selección asistida por marcadores.

Las plantas seleccionadas son cruzadas entre sí, y la generación siguiente es cruzada con la variedad de elite para aumentar las probabilidades de crear una planta que contenga todos los rasgos deseados posibles. “Las variedades resistentes también deben producir altos rendimientos para conseguir una fruta de alta calidad”, afirma Hanson.

Todo este proceso se repite para cada una de las especies silvestres, así que toma tiempo. “Cada cruzamiento y selección toma más de un año en completarse”, dice Hanson. Él estima que tomará alrededor de cinco años antes de que una variedad de tomate comercial que tenga los rasgos de la variedad silvestre de resistencia a insectos esté disponible.

El 2016, Mark Tesler, un biólogo vegetal de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología de Thuwal, Arabia Saudita, y la estudiante de doctorado Yveline Pailles, hallaron que galapagense y S. cheesmaniae pueden crecer en suelos altamente salinos3. El objetivo ahora es incorporar este rasgo en líneas comerciales.

“Los tomates son el cultivo hortícola más grande del mundo, por lejos, y usan mucho agua”, asegura Tester. Los tomates comerciales necesitan agua fresca – un recurso cada vez más limitado. “Una fuente importante de agua que no se usa en la actualidad es el agua salobre”, dice. “Esto es el impulsor de mi investigación”. Él estima que las nuevas líneas de tomates resistentes a la alta salinidad podrían estar disponibles para los mejoradores en un par de años.

Dotadas de lo mejor

Los investigadores también están mejorando las propiedades nutricionales de los tomates. El 2003, Hanson y sus colegas lanzaron dos variedades de tomates en Taiwán que fueron mejoradas para almacenar hasta seis veces más vitamina A que el tomate común. La fuente de esto, así como de tener la característica de ser naranjas, es un gen llamado Beta, descubierto en el tomate silvestre Solanum habrochaites en 1950, explica Hanson.

“Esperamos que nuestras variedades de tomate de alto contenido de beta caroteno, puedan volverse populares en chacras familiares en países como Bangladesh, donde la deficiencia de vitamina A es un problema, especialmente en los niños”, dice Hanson. traducido por agriculturers.com. Pero la demanda durante los primeros diez años ha sido pobre. Hanson atribuye esto a las dificultades para convencer a la gente de que los tomates de piel naranja son tan buenos y sabrosos como las variedades rojas comunes. “El factor clave es crear una demanda de consumidores”, asegura, pero la falta de recursos ha dificultado la promoción de sus tomates.

En la Universidad del Estado de Oregon en Corvallis, el mejorador vegetal y genetista Jim Myers, también está creando tomates más nutritivos. Ha logrado cultivar tomates púrpura que son ricos en antioxidantes llamados antocianinas. Los mejoradores de tomates han estado tratando de generar una variedad rica en antocianinas a partir de varias especies silvestres, como Solanum lycopersicoides, Solanum peruvianum, Solanum chilense y S. cheesmaniae, por medio siglo, con poco éxito. La única variedad producida a partir de estos esfuerzos, la Mancha Púrpura, fue creada en 1950 y solo logra expresar los genes de la antocianina débilmente.

Myers y su equipo han cruzado S. chilense y cheesmaniae. “Si combinamos los genes de dos especies silvestres, entonces obtenemos un aumento dramático en la expresión de pigmento –tomates tan negros como una berenjena”, dice Myers. El resultado es la Indigo Rose, que contiene entre 10 a 30 miligramos de antocianina por 100 g de fruta, el tomate promedio no contiene nada.

Hay más de 20 cultivares de Indigo Rose disponibles comercialmente en los EEUU, la mayoría de los cuales han sido mejorados a partir de las líneas originales creadas por Myers.

El incorporar rasgos silvestres en cultivos comerciales es un proceso largo. Para acelerar las cosas, se pueden usar cultivos descuidados (ve ‘Inversión en cultivos nativos’), o se puede modificar genéticamente a las plantas comerciales. Los tomates Indigo Rose no son clasificados como MG – Myers utilizó solamente técnicas de mejoramiento tradicionales. Las técnicas de modificación genética permiten a los investigadores insertar genes de variedades silvestres directamente en las plantas, incrementando enormemente la velocidad a la que se pueden crear nuevos cultivares. traducido por agriculturers.com. Los genes pueden venir también de otros organismos, como bacterias. “Llegado a ese punto las posibilidades de introducir nuevas características en nuestros cultivos será, en principio, ilimitadas”, asegura Francesca Quattrocchio, una genetista vegetal de la Universidad de Amsterdam.

Agricultura rural: Inversión en cultivos nativos

El 2016, unos investigadores del Centro Mundial Vegetal, liberaron un informe6 delineando algunos de los cultivos africanos más importantes, pero a la vez, menos usados. Uno de estos es un género de planta frondosa llamada Amaranthus, que puede ser encontrada a lo largo de países en África y Asia. “El grano de amaranto puede ser consumido en varias formas, puede ser hecho harina o incluso como popcorn”, asegura Fekadu Fufa Dinssa, un mejorador vegetal del programa regional del Centro Vegetal Mundial para África del este y sur, en Arusha, Tanzania. El grano es más rico en proteínas, hierro, y vitamina C que el trigo, el maíz, y el arroz marrón. La harina de amaranto se puede mezclar con harina de maíz para hacer ugali –un plato tradicional en varios países africanos- para mejorar el contenido nutricional del ugali.

El amaranto es una de las plantas hospederas usadas por las comunidades indígenas en el mundo a las que los investigadores están prestando atención. El atractivo de estos cultivos tradicionales reside en su condición pre-adaptada. A diferencia de una nueva línea de arroz o trigo, que requiere de pruebas cuidadosas antes de que puedan ser usadas comercialmente, y que pueden no ser adecuadas para todos los ambientes, estos cultivos poco usados han sido cultivados localmente por siglos. traducido por agriculturers.com. Están bien adaptados a sus ambientes, y por lo general son resistentes a las plagas y enfermedades de la región a la que pertenecen.

Al centro de los esfuerzos para traer de vuelta los cultivos tradicionales, está la organización sin fines de lucro Slow Food International, en Bra, Italia. El grupo está cotejando información valiosa sobre cultivos usados por comunidades indígenas, incluyendo cómo son cultivadas y usadas.
Una vez registradas en la base de datos del “arca del sabor” de Slow Food, la organización promueve estos cultivos tradicionales, y los métodos de cultivo y procesamiento asociados a ellos, al construir grupos locales de agricultores de pequeña escala que denomina Presidia.
“Por medio de nuestros Presidia y otros proyectos, buscamos ayudar a las comunidades locales a asegurar una fuente sostenible de alimentos”, dice Adie Mukiibi, vicepresidente de Slow Food International, “En vez de intentar llevar arroz o trigo a un lugar lejano, donde estos cultivos no se encuentran tradicionalmente, creemos en promover el uso de productos locales que están ya adaptados y listos para ser usados”, afirma.
El proyecto provee a los agricultores en más de 500 Presidia en 60 países, incluyendo muchos de los cuales tienen grandes problemas alimentarios, asistencia técnica y consejería sobre cómo mejorar la producción y promover sus productos. traducido por agriculturers.com. Un Presidium se halla en las tierras bajas de Gran Chaco, una bioregión que abarca partes de Argentina, Bolivia, Brasil, y Paraguay. Alrededor de 1.600 mujeres de los grupos étnicos Wichí y Comle’ec trabajan juntas en la región para preservar el conocimiento sobre frutos locales tales como el árbol de algarroba blanca (Prosopis alba y Prosopis chilensis). Estos frutos oblongos de pulpa carnosa y dulce, tienen semillas que pueden ser molidas para producir harina y ser usada en pasteles. El Presidium ha escrito una guía (ver go.nature.com/2ohgqr2; en español) resaltando los frutos de la región y sus usos, y su trabajo ha llevado al enriquecimiento de los bosques nativos con alrededor de 300.000 árboles de algarroba.

Pero aunque los cultivos MG son aceptados en Australia, los EEUU y la mayoría de Sudamérica, en otros lados hay una oposición significativa. Los cultivos MG están, ya sea prohibidos, o tienen que pasar por un proceso de autorización intensivo en muchos países europeos y africanos. Cualquier tiempo ganado en la creación de una nueva variedad a través de la modificación genética, se pierde en los obstáculos en el proceso posterior, y en las restricciones sobre los que los usan.

Apuesta segura

No obstante, la valiosa diversidad genética que se halla en los parientes silvestres de nuestros cultivos, puede estar en riesgo. Más del 70% de los parientes silvestres han sido catalogados dentro de las variedades que requieren de una conservación urgente4. En total, alrededor de un 20% de las plantas del mundo están en riesgo de extinción5.

La expansión de la agricultura hacia los ecosistemas naturales es una de las principales causas de esta disminución, afirma Castañeda-Álvarez. Y las especies vegetales de los trópicos están doblemente más amenazadas que las de regiones temperadas5. traducido por agriculturers.com. “Estas plantas y especies animales se han desarrollado y sobrevivido porque fueron las mejores adaptadas a un territorio dado”, dice Edie Mukiibi, vicepresidente de Slow Food International, una organización en Bra, Italia, que trabaja para evitar la desaparición de las culturas alimentarias locales. “Debemos cuidar de esta biodiversidad, porque representa lo mejor de varios milenios de agricultura”.

El Centro Internacional de la Papa en Lima, está buscando proteger variedades de papas in situ a través de su red Chirapaq Ñan. La idea, asegura Severin Pohlreich, un genetista del centro, es registrar ubicaciones a lo largo del Perú, Bolivia y Chile con una rica diversidad de variedades de papas. “Esta red ayudará y apoyará la conservación y el monitoreo in situ del catálogo genético de papas más grande del mundo, justo en el centro de la diversidad”, asegura.

Otros proyectos se centran en conservar las variedades silvestres fuera de sus hábitats naturales. Alrededor del mundo, cerca de 1.750 bancos genéticos, así como jardines botánicos, albergan más de 7,4 millones de semillas o tejidos vegetales de miles de especies. Cerca del 90% de estas muestras se encuentran en los bancos genéticos nacionales – el Centro de Recursos Genéticos (CGN), parte de la Universidad de Wageningen en Holanda, por ejemplo, alberga actualmente una de las colecciones más grandes y diversas de lechugas.

Para protegerse de la pérdida de semillas en colecciones como éstas, la Bóveda de Semillas Mundial de Svalbard actúa como un respaldo. Adentrada en una montaña en el archipiélago noruego de Svalbard, el banco tiene la capacidad para almacenar 2,5 mil millones de semillas. Actualmente alberga más de 880.000 muestras, que representan los principales cultivos del mundo. Las semillas son para ser usadas sólo en emergencias – como una catástrofe mayor o la pérdida sostenida de diversidad en el tiempo. “Cada banco de genes prepara un duplicado de su colección y lo envía Svalbard”, explica Castañeda-Álvarez. traducido por agriculturers.com. “Los usuarios externos como tú y yo, no pueden hacer pedidos de semillas directamente a Svalbard – esto se puede hacer sólo a través del banco genético correspondiente en caso de emergencia”, dice. El único retiro que se ha hecho hasta ahora, fue realizado por el Centro de Investigación Agrícola en Áreas Secas (ICARDA) el 2015, para reestablecer su colección luego de que reubicara su banco genético en el Líbano y Marruecos, desde Aleppo Siria. En febrero, ICARDA devolvió más de 15.000 semillas a Svalbard.

El Crop Trust, que es responsable de la bóveda, ve a la preservación de la diversidad como un medio crucial para lograr la seguridad alimentaria mundial. El trust también lidera una iniciativa de investigación de $50 millones de dólares sobre variedades silvestres de cultivos, en colaboración con los Jardines Botánicos Reales Kew, del Reino Unido, y un número de mejoradores e investigadores alrededor del mundo. La iniciativa de diez años, se lanzó el 2011 y está financiada por el gobierno noruego. El objetivo del proyecto es recolectar y preservar más de 450 parientes silvestres de los 29 cultivos prioritarios, asegura Hannes Dempewolf, Director de Global Initiatives en el Crop Trust. traducido por agriculturers.com. En el largo plazo, el plan es desarrollar una nueva generación de cultivos superiores que lleven uno o más de los rasgos deseados de sus parientes silvestres. Algunos programas de premejoramiento – en los cuales los rasgos genéticos son aislados e introducidos en las líneas de mejoramiento que son más fáciles de cruzar con variedades comerciales que las plantas silvestres – han sido establecidos para 19 parientes, incluyendo berenjenas y arroz.

Los cultivos silvestres pueden ser una parte de la respuesta para resolver el problema de la inseguridad alimentaria, ya sea para que se usen en crear nuevos cultivos, o simplemente para que los agricultores puedan hacer un mejor uso de los cultivos abandonados que se encuentran ya disponibles para ellos. “La diversidad genética disponible en variedades silvestres es, en este momento, la mejor solución”, asegura Quattrocchio, al menos hasta que los cultivos MG ganen mayor aceptación. Castañeda-Álvarez concuerda, “los parientes silvestres de los cultivos tradicionales, pueden ayudarnos a continuar produciendo alimentos más sostenibles, en la cantidad y calidad que el mundo necesita”. Pero primero, asegura, “necesitamos conservarlos para asegurar su disponibilidad”.

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