Alteran ADN de cultivos para cambiar los fertilizantes químicos y mitigar daños al medioambiente

Con sólo presionar un botón rojo, un líquido color lechoso roció una carga de semillas de maíz en una bodega en la parte central de Missouri. Era un indicio de una revolución en marcha en la agricultura estadounidense, impulsada por el deseo de combatir el cambio climático al mismo tiempo que se alimenta al mundo.

En ese líquido había bacterias cuyo ADN había sido alterado para que una vez que las semillas de maíz estuvieran en el suelo, las bacterias crearan nutrientes para las plantas. Eso podría reducir la necesidad de los fertilizantes químicos que dominan la agricultura y son una fuente de contaminación que está calentando al planeta. A medida que los peligros del cambio climático se vuelven más aparentes, los científicos y emprendedores están explorando formas de diseñar sistemas naturales para reducir los gases de efecto invernadero.

Los fertilizantes químicos —una industria de 200 mil millones de dólares dominada por unos cuantos gigantes globales como Koch Industries— se elaboran mezclando nitrógeno del aire con hidrógeno del gas natural a altas temperaturas y presión para crear amoníaco. El amoníaco se convierte en nitrato de amonio, que se inyecta en el suelo o se esparce sobre los campos de maíz, trigo y arroz para ayudarlos a crecer. A los fertilizantes químicos se les atribuye haber ayudado a producir alimentos para una población mundial que ha crecido de aproximadamente 1.6 mil millones en 1900, cuando se creó el proceso, a aproximadamente 8 mil millones hoy. Pero también ha contribuido a la crisis climática de dos maneras.

Elaborar fertilizantes produce dióxido de carbono, que atrapa el calor. Cuando se esparce sobre el suelo, una parte de ese fertilizante se libera al aire en forma de óxido nitroso, un gas de efecto invernadero muchas veces más potente que el dióxido de carbono. A nivel mundial, la manufactura, el transporte y el uso de fertilizantes químicos son responsables de una contaminación con un poder de calentamiento planetario equivalente a alrededor de mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono cada año. Eso es más que las emisiones combinadas de todas las centrales eléctricas que queman carbón en EU.

Es por eso que las semillas de maíz en Illinois, Iowa y otros Estados productores de maíz están siendo rociadas con bacterias genéticamente modificadas fabricadas por Pivot Bio, una empresa con sede en California. Pivot, entre cuyos inversionistas figuran grupos liderados por Bill Gates, el cofundador de Microsoft, y Al Gore, el ex Vicepresidente estadounidense, ha sido acogido por los agricultores que buscan gastar menos en fertilizantes. Apenas cinco años después de su introducción, las semillas se utilizan en el 5 por ciento de los cultivos de maíz de EU.

Pivot estima que el año pasado, sus semillas tratadas impidieron la liberación de unas 706 mil toneladas de equivalente de dióxido de carbono —comparable a los gases de efecto invernadero producidos al quemar 1.5 millones de barriles de petróleo.

Pero también están provocando una intensa resistencia. Una coalición de intereses que incluye un grupo de agricultura orgánica y la organización ambientalista Amigos de la Tierra sostiene que turbocargar la naturaleza reescribiendo el código genético podría tener consecuencias indeseadas. Los fabricantes de fertilizantes químicos también plantean dudas sobre el nuevo actor del sector. Los propios asesores de Pivot admiten que hay preguntas sin respuesta.

“Rara vez hemos creado una solución a un problema ambiental que no cree otras consecuencias imprevistas en el futuro”, dijo David Kanter, asesor de Pivot que imparte estudios ambientales en la Universidad de Nueva York y preside la Iniciativa Internacional de Nitrógeno, un esfuerzo por reducir las emisiones globales de fertilizantes. “Una de las grandes preocupaciones en torno a cualquier tipo de ingeniería genética es qué sucede cuando abandona su sitio previsto. ¿Cuánto tiempo permanecen activos estos microbios?”.

Los científicos de Pivot dijeron que las bacterias genéticamente modificadas mueren cuando muere la planta de maíz, lo que limita el riesgo de propagación no deseada. Pero no proporcionaron evidencia de que todas mueran cada año. E insisten en que su esfuerzo por manipular la naturaleza es una victoria para los agricultores, la creciente población mundial y el medio ambiente.

“Al utilizar los agricultores nuestros productos obtendremos aire más limpio, agua más limpia, suelo más saludable y la capacidad de alimentar al planeta”, dijo Karsten Temme, cofundador de Pivot.

La compañía ha recaudado casi 700 millones de dólares en capital de riesgo y ahora tiene una valuación estimada en 1.7 mil millones de dólares, afirma PitchBook, una base de datos de startups.

Dentro del Laboratorio Voigt del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), se está llevando a cabo un esfuerzo radical para aplicar ingeniería a la naturaleza para luchar contra el cambio climático.

La labor tiene su origen hace unos 20 años, cuando Christopher Voigt, biólogo e ingeniero, desarmó una calculadora Texas Instruments.

Deconstruyó su chip computacional y halló una manera de ingresar el código computacional en un programa de secuenciación de ADN. Surgió con una secuencia de ADN que podría editarse en células bacterianas.

Voigt se convirtió en una estrella en el campo de la ingeniería biológica —cambiando procesos biológicos para crear sistemas vivos que funcionan de maneras que no existen en la naturaleza.

Los fertilizantes fueron un blanco natural para esta tecnología.

Los científicos habían estado intentando renovar la forma en que se cultivan las cosechas para producir más alimentos con menos fertilizantes químicos desde 1975.

La naturaleza, por sí sola, hace parte de esta labor. Los microbios del suelo se alimentan de los azúcares expulsados por las raíces del maíz y luego convierten el nitrógeno del aire en alimento para el maíz. Pero una vez que el fertilizante hecho en fábrica se esparce en un campo, los microbios se apagan.

El producto de Pivot “secuestra” al microbio y lo obliga a seguir produciendo nitrógeno y a un ritmo más rápido.

Aún así, no es suficiente.

Las bacterias alteradas de Pivot pueden reemplazar aproximadamente el 20 por ciento del fertilizante necesario en un campo de maíz; el objetivo es sustituir hasta la mitad del fertilizante que se utiliza actualmente. Otras empresas, incluidas Ginkgo Bioworks y BioConsortia, están desarrollando versiones. Académicos de MIT y otras universidades están tratando de lograr avances. En este momento, los científicos no creen poder eliminar la necesidad de fertilizantes químicos.

Como la mayoría de los agricultores, Jim Purlee siempre está buscando plantas más verdes, más altas y más regordetas para producir mazorcas de maíz más grandes. Por ello, a excepción de los agricultores orgánicos, casi todos los agricultores tienen décadas de utilizar enormes cantidades de fertilizantes químicos.

“Se necesita nitrógeno para producir más maíz”, dijo Purlee, de 74 años, cuya familia posee alrededor de mil 200 hectáreas en Illinois, que su familia cultiva desde 1835.

Hace dos años empezó a utilizar las semillas tratadas de Pivot. El resultado, afirmó, ha sido plantas más robustas cultivadas con menos fertilizante. Una hectárea de maíz suele utilizar unos 200 kilos de fertilizante químico; Purlee pudo eliminar 18 kilos utilizando el producto de Pivot.

Pero cambiar la genética de las bacterias del suelo plantea nuevas preocupaciones. Kendra Klein, subdirectora de ciencia de Amigos de la Tierra, señaló que podría haber millones de millones de bacterias alteradas en una hectárea de maíz, haciendo imposible contenerlas.

“Estamos diseñando organismos para que hagan cosas para las que la naturaleza no los ha diseñado y liberándolos, miles de millones, en ecosistemas increíblemente complejos”, dijo. “Es científicamente más razonable suponer que habrá consecuencias no deseadas que suponer que todo irá bien”.

Algunos investigadores, con el apoyo de asociaciones comerciales financiadas por Koch Industries y otras empresas que fabrican fertilizantes, también han cuestionado la labor de Pivot. Dicen que las semillas tratadas no aumentan el rendimiento de los cultivos.

En un invernadero de MIT, los miembros del equipo de Voigt están modificando la genética de plantas de papa y tabaco para que algún día puedan alimentarse convirtiendo el nitrógeno del aire en nutrientes.

Voigt dijo que la oposición a la labor tiene poco sentido.

“Hay que elegir”, dijo. “Emisiones de gases de efecto invernadero o uso de un organismo genéticamente modificado. Tienes que tomar una decisión. No se puede afrontar el desafío sin tecnología”.