Edición Genética en la Agricultura: El Futuro de los Cultivos

La edición genética en la agricultura y el cambio climático representan el binomio más crítico para comprender la agricultura actual, la cual exige reconocer, en primer lugar, que el sistema alimentario mundial se enfrenta a una tormenta perfecta. Por un lado, la población humana continúa creciendo y se estima que alcanzará los 9.000 millones de personas para mediados de siglo.

Por otro lado, la crisis climática está alterando los ciclos hidrológicos y térmicos que han sustentado la civilización durante milenios. Ante este escenario, no solo es necesario producir más alimentos, sino hacerlo bajo condiciones ambientales mucho más hostiles.

No obstante, alcanzar una agricultura resiliente no es una tarea sencilla. Requiere transitar desde los modelos de producción intensiva tradicionales hacia una agricultura “clima-inteligente” que utilice la tecnología más avanzada para proteger la biodiversidad. Es aquí donde la edición genómica emerge como un puente entre la necesidad urgente de seguridad alimentaria y la preservación del equilibrio ecológico del planeta, permitiendo desarrollar semillas capaces de resistir eventos meteorológicos extremos.

Dimensionar el Impacto del Cambio Climático en el Campo

Analizar la situación actual implica observar fenómenos que antes eran excepcionales y ahora son recurrentes. Las olas de calor extremo, la escasez crítica de agua y la degradación de los suelos ya no son predicciones futuras, sino realidades que afectan el precio y la disponibilidad de los productos que llegan a nuestra mesa. En este sentido, sectores como la horticultura y los grandes cultivos de granos están experimentando pérdidas de rendimiento que comprometen la estabilidad económica de millones de familias rurales.

Asimismo, el estrés abiótico, término técnico para referirse a factores ambientales no vivos como la sequía o la salinidad,  actúa como una barrera invisible para el crecimiento vegetal. Por ello, resulta fundamental implementar estrategias que permitan a las plantas adaptarse rápidamente. De igual forma, es necesario entender que la velocidad del cambio climático supera la capacidad de adaptación natural de las especies, lo que justifica la intervención científica responsable mediante herramientas de precisión.

Comprender la Genómica: Del Genoma al Pangenoma

Optimizar los cultivos requiere, ante todo, “leer” y entender el manual de instrucciones de la vida: el ADN. Gracias a las nuevas aproximaciones genómicas y a la secuenciación de tercera generación, hoy es posible obtener mapas genéticos casi completos de las plantas. De acuerdo con los avances recientes, esto permite identificar no solo genes aislados, sino variaciones estructurales complejas que determinan cómo una planta reacciona ante la falta de agua o el exceso de calor.

Además, la ciencia ha evolucionado desde el estudio de un solo individuo hacia el concepto de pangenoma. Este enfoque consiste en analizar el conjunto total de genes de una especie, incluyendo tanto las variedades comerciales de alto rendimiento como sus parientes silvestres.

Por esta razón, el pangenoma es como una biblioteca de soluciones climáticas: en él se encuentran los genes de resistencia que las plantas “olvidaron” durante décadas de selección orientada únicamente a la productividad. Al rescatar estos genes, la ciencia puede devolverle a los cultivos la robustez necesaria para enfrentar el siglo XXI.

Mitigar el Estrés Hídrico: Fisiología de la Resiliencia

Identificar los mecanismos de defensa vegetal es el primer paso crítico para optimizarlos. Por ende, comprender cómo las plantas gestionan el agua bajo presión permite diseñar estrategias de mejoramiento genético mucho más efectivas. En cultivos esenciales como la papa y el maíz, el estrés hídrico afecta directamente el desarrollo de la planta y la calidad del producto final, lo que ha llevado a diversas instituciones a liderar investigaciones de vanguardia.

El caso de la papa en el Altiplano de Bolivia

En Bolivia, se han llevado a cabo investigaciones exhaustivas bajo condiciones de invernadero para evaluar la resistencia genética de 21 variedades de papa (Solanum tuberosum L.). A través de estos estudios, se logró determinar que la resistencia no es un rasgo único, sino una combinación de factores.

Por ejemplo, la variedad mejorada Robusta destacó por ser la más resistente, mientras que Runa Toralapa mostró la mejor capacidad de recuperación post-sequía. Los mecanismos clave identificados incluyeron el control del grado de postrado y el mantenimiento del volumen de los tubérculos. Asimismo, en variedades nativas como Runtu papa y Luki, se observó que el éxito reside en el Uso Eficiente del Agua (WUE), un rasgo ancestral que permite producir biomasa con el mínimo recurso hídrico.

El mejoramiento público de maíz en Argentina

De igual forma, en Argentina, el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) ha liderado programas de mejoramiento público centrados en la tolerancia al estrés hídrico en el maíz. Debido a que la sequía severa suele retrasar la aparición de los estigmas (parte femenina) mientras la liberación de polen continúa, se genera una asincronía reproductiva.

En este sentido, los investigadores argentinos han utilizado el Intervalo Antesis-Estigmas (ASI) como el indicador crítico para la selección. Al reducir este intervalo, se garantiza que la polinización ocurra de manera efectiva incluso en condiciones de aridez extrema. Estos ensayos han demostrado que es posible estabilizar el número de granos por mazorca, protegiendo el rendimiento frente a las fluctuaciones climáticas.

Innovación hortícola y genómica en España

Por otro lado, en España, específicamente en la Universidad de Almería, se están aplicando nuevas aproximaciones genómicas para mejorar la resiliencia en cultivos hortícolas frente a las olas de calor y suelos salinizados. Bajo este enfoque, la investigación se centra en identificar variaciones estructurales en el genoma que regulan la síntesis de osmolitos y fitohormonas como el ácido abscísico.

En efecto, entender estos procesos fisiológicos en diferentes geografías permite a los científicos saber con exactitud qué “botones” genéticos ajustar para asegurar una cosecha exitosa, transformando datos de laboratorio en seguridad alimentaria para el mundo real.

Aplicar la Tecnología CRISPR/Cas9: El Mejoramiento de Precisión

Utilizar la herramienta CRISPR/Cas9 representa un salto cualitativo respecto a los métodos del pasado, consolidándose como la tecnología disruptiva de la horticultura del siglo XXI. En primer lugar, es fundamental comprender en qué consiste esta técnica: se basa en un sistema de defensa bacteriano que los científicos han adaptado para actuar como “tijeras moleculares”.

El complejo utiliza una guía de ARN para localizar una secuencia específica en el genoma; una vez identificada, la enzima Cas9 realiza un corte preciso en la doble cadena de ADN. A partir de este momento, la célula activa sus propios mecanismos de reparación, permitiendo silenciar genes perjudiciales o introducir mejoras exactas.

No obstante, a menudo se confunde la edición genética con la transgenia (OGM), pero existe una diferencia conceptual y técnica fundamental. Mientras que los transgénicos suelen incluir la inserción de ADN foráneo de otras especies, la edición mediante CRISPR realiza cambios mínimos y específicos dentro del propio código genético de la planta. Por consiguiente, este proceso es equivalente a las mutaciones naturales que ocurren de forma aleatoria en el campo, con la diferencia de ser un proceso dirigido, controlado y libre de material genético externo.

Herramienta para la resiliencia climática

La importancia de esta herramienta para la resiliencia climática es innegable por tres razones estratégicas. Primero, por su precisión quirúrgica, que permite modificar rasgos complejos —como la tolerancia a la salinidad o la eficiencia en el uso del nitrógeno— sin alterar las características de calidad del cultivo.

Segundo, por su eficiencia temporal; desarrollar una nueva variedad resiliente puede reducirse de quince años a solo tres o cuatro, una velocidad vital para responder a las urgencias del calentamiento global. Además, por su contribución a la sustentabilidad, al facilitar la creación de plantas intrínsecamente resistentes a plagas y enfermedades. De esta forma el uso de CRISPR permite disminuir la dependencia de pesticidas químicos, protegiendo así la salud de los suelos y la biodiversidad de los ecosistemas agrícolas.

Valorizar el Germoplasma Nativo y el Saber Ancestral

Conservar el germoplasma, las semillas y tejidos que contienen la información genética esencial, representa, en definitiva, asegurar un seguro de vida para la humanidad. Las variedades nativas y criollas no son simples recursos biológicos; son el resultado de milenios de evolución dirigida y selección cuidadosa por parte de comunidades indígenas y locales.

A diferencia de las semillas comerciales modernas, diseñadas para la uniformidad y el alto rendimiento en condiciones controladas, las variedades nativas poseen una diversidad genética asombrosa. Así, esta plasticidad les permite sobrevivir en microclimas específicos y enfrentar desafíos que las variedades industriales no pueden tolerar.

Por lo tanto, integrar el conocimiento tradicional con la biotecnología moderna no constituye una contradicción, sino una sinergia necesaria y urgente. De hecho, muchos de los genes de resistencia al calor extremo o a la salinidad que hoy se intentan “descubrir” en los laboratorios de alta complejidad ya están presentes en las variedades que los agricultores han custodiado durante generaciones en regiones como el Altiplano andino o las zonas áridas del Mediterráneo.

El rescate de los recursos fitogenéticos

En este sentido, el rescate y la caracterización de estos recursos fitogenéticos garantizan que herramientas como la edición de genomas cuenten con la diversidad necesaria para innovar de manera responsable y ética.

Aunado a esto, la conservación de estos bancos de vida permite realizar lo que la ciencia denomina “domesticación acelerada”. Bajo este enfoque, se pueden tomar rasgos de resiliencia de un pariente silvestre y trasladarlos a cultivos comerciales para fortalecer su capacidad de respuesta ante el cambio climático.

Por lo tanto, proteger el germoplasma nativo es proteger la memoria biológica de la Tierra. De esta forma se asegura que las generaciones futuras dispongan de las herramientas biotecnológicas necesarias para transformar la agricultura en una actividad sostenible, capaz de alimentar al mundo sin sacrificar la herencia genética que nos ha traído hasta aquí.

Impulsar una Agricultura de Bajo Impacto Ambiental

Promover sistemas productivos sostenibles requiere plantas que hagan “más con menos”. De hecho, la agricultura tradicional consume grandes cantidades de agua y fertilizantes nitrogenados, cuya producción y uso emiten potentes gases de efecto invernadero. Al mejorar la arquitectura de las raíces para que absorban mejor los nutrientes o al optimizar la eficiencia en el uso del agua, la edición genética contribuye directamente a la meta de alcanzar una agricultura de carbono neutro.

Además, desarrollar cultivos que resistan enfermedades de forma natural protege a los polinizadores al crear paisajes agrícolas menos tóxicos. En tal sentido, la biotecnología se convierte en una herramienta para la regeneración de los ecosistemas, permitiendo que la producción de alimentos y la conservación de la naturaleza dejen de ser objetivos opuestos.

La Importancia de Establecer Diálogos entre Ciencia, Ética y Sociedad

Garantizar que estos avances beneficien a todos requiere un marco ético y regulatorio sólido. Pese a que la tecnología avanza rápido, la sociedad debe participar en el debate sobre cómo se utilizan estas herramientas. Resulta esencial establecer políticas transparentes que permitan que la innovación llegue tanto a los grandes productores como a los pequeños agricultores familiares. De igual forma, es vital que la información científica se comunique de forma clara para derribar mitos y construir confianza pública.

Asimismo, educar a la población sobre el funcionamiento de la edición genética es fundamental para que el consumidor pueda tomar decisiones informadas. Bajo este enfoque, la ciencia deja de ser un conocimiento cerrado para convertirse en un patrimonio común al servicio de la resiliencia climática.

Por ende, el camino hacia la seguridad alimentaria en tiempos de cambio climático exige una integración total de la ciencia, la tradición y la ética. Queda claro que herramientas como la edición genética CRISPR/Cas9 y el estudio de los pangenomas nativos no son meras opciones técnicas, sino imperativos para la supervivencia de nuestros sistemas alimentarios.

En definitiva, innovar en la genética vegetal es la forma más efectiva de proteger el derecho humano a la alimentación. Para terminar, el desafío de alimentar al mundo de mañana se gana hoy en los campos y laboratorios, cultivando semillas resilientes que sean capaces de alimentar a la humanidad mientras sanamos nuestro planeta.

Para mayor información sobre el cultivo de maíz te invitamos a leer nuestro artículo Cultivo de maíz: cómo es el proceso de siembra y su cosecha.

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Equipo editorial Agrotendencia.