Cultivos cósmicos y “acción mutante”: Explorando en el espacio el futuro de la Soberanía Planetaria

Fuente: Colaje Imágenes OIEA y Google imágenes

¡Vaya por Dios! Ya escribimos un post sobre la “agricultura espacial o celestial” y ahora nos llega una noticia en la que nos hablan de  cultivos cósmicos. Pronto nos venderán otros como “la agricultura intergaláctica” o “agricultura divina”. Las nuevas etiquetas proliferan como una plaga descontrolada. ¿Y la soberanía alimentaria? Pues ahí sigue, sin avanzar. El caso que hoy nos ocupa, concierne al fitomejoramiento que, en las manos del Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA), atesora el propósito más específico de “optimizar la biodiversidad vegetal por inducción de mutaciones” (Las semillas se someten a radiación en el espacio para explorar la biología y la genética para mejorar la seguridad alimentaria). ¿Alguien sabe lo que es optimizar la biodiversidad? En el fondo, se trata de uno de los múltiples experimentos que se realizan en la Estación Espacial Internacional. Ya abordamos el tema en nuestra entradilla  Nematodos del Suelo, Investigación Espacial y Envejecimiento Humano. También narramos el caso de los tardígradoshabían sufrido el mismo tipo de “test de resistencia en el espacio”, superándola con éxito. Lanzada a bombo y platillo, como si de un extraordinario acontecimiento se tratara, la IAEA y la FAO, experimentan ahora con las semillas de dos plantas con vistas a resolver la seguridad alimentaria y nuestros problemas de adaptación al cambio climático. Un objetivo de escasa importancia para la especie humana verdad ¿¿??. Este tipo de experiencias, no dudo que acarren beneficios para obtener mejores variedades de cultivo a largo plazo. Ahora bien, sus resultados suelen requerir muchos años o quizás decenios para ponerse en práctica . Quizás para entonces estemos subsumidos en la miseria. Avancemos un poco más. Las plantas seleccionadas resultan ser Arabidopsis y sorgo. La primera es como el conejillo de indias de los expertos en genética vegetal conociéndose su genoma completo, como poco después se hizo con el sorgo. Por lo tanto, el material se conoce a la perfección y como corolario las mutaciones que pueden causar en ellos las radiaciones, microgravedad, etc podrán ser detectadas. Se trata de plantas con genomas muy básicos. De hecho, Arabidopsis no es usado para la alimentación o al menos no he leído nada en Internet. Como sabéis el sorgo sí.

La cuestión que me obnubila es la importancia que sele ha dado a esta nueva “misión espacial” ya que llevan muchos años realizándose test de la misma guisa. Si tantas expectativas se tienen, ¿porque no se realizó tal experiencia hace años?. ¿misterio espacial?. Reitero que no dudo de que algo se pueda extraer, a la larga, de tal ciencia astrobiológica, empero da un poco de rubor escuchar a los responsables de estos organismos internacionales. Si alguien piensa que así se resolverá la soberanía alimentaria y la adaptación al cambio climático (…) “Que espere sentado”. Os adelanto este material extraído del siguiente sitio Web: Envían semillas al espacio para desarrollar cultivos resistentes a los efectos del cambio climático. ““Las semillas estarán expuestas dentro y fuera de la Estación Espacial Internacional durante aproximadamente tres meses y regresarán a la Tierra para ser sembradas. Se evaluarán en busca de rasgos útiles para comprender mejor la mutagénesis espacial e identificar nuevas variedades que puedan resistir el cambio climático (…) Estas semillas estarán expuestas a condiciones de microgravedad, una mezcla compleja de radiación cósmica y temperaturas extremadamente bajas. A su regreso, se cultivarán y examinarán en busca de características útiles para comprender mejor las mutaciones de semillas de plantas inducidas por el espacio (…) e identificar nuevas variedades capaces de para adaptarse a las condiciones terrestres cambiantes asociadas con el cambio climático. Más información en la FAO”.

En fin, nada más que contar sobre este tema, al margen del material más completo que os dejo abajo. Que cada uno extraiga sus propias conclusiones.

Juan José Ibáñez

Continúa……

‘Cultivos cósmicos’ para la seguridad alimentaria y la adaptación al cambio climático

FECHA; 03/04/2023; FUENTE FAO

Las semillas de los laboratorios del OIEA y la FAO pertenecientes a las variedades Arabidopsis y Sorghum viajaron en un transbordador de carga sin tripulación desde la instalación de vuelo Wallops de la NASA al espacio el 7 de noviembre de 2022.

La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) y el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) celebraron hoy un evento en Viena para marcar el inminente regreso a la Tierra de las semillas que fueron enviadas al espacio hace cuatro meses.

El innovador experimento tiene como objetivo desarrollar nuevos cultivos que puedan adaptarse al cambio climático y ayudar a impulsar la seguridad alimentaria mundial. Dado que se estima que la población mundial llegará a casi 10 000 millones para 2050, existe una clara necesidad de soluciones innovadoras a través de la ciencia y la tecnología destinadas a producir más alimentos, así como cultivos más resistentes y métodos agrícolas más sostenibles.

Las semillas de los laboratorios del OIEA y la FAO pertenecientes a las variedades Arabidopsis y Sorghum viajaron en un transbordador de carga no tripulado desde la instalación de vuelo Wallops de la NASA al espacio el 7 de noviembre de 2022 . Mientras estaban en el espacio, estuvieron expuestos a las condiciones predominantes, una mezcla compleja de radiación cósmica, microgravedad y temperaturas extremas, dentro y fuera de la Estación Espacial Internacional (ISS).

A su regreso, que se espera que suceda a principios de abril, los científicos del Centro Conjunto FAO/OIEA de Técnicas Nucleares en la Alimentación y la Agricultura planean cultivar las semillas y examinarlas en busca de rasgos útiles para comprender mejor las mutaciones inducidas por el espacio e identificar nuevas variedades.

La reunión en Viena, que fue diseñada para informar a los estudiantes, socios y el público sobre la ciencia espacial y las técnicas nucleares en el fitomejoramiento, contó con declaraciones de apertura del Director General de la FAO, QU Dongyu, y el Director General del OIEA, Rafael Mariano Grossi, así como intervenciones de La astronauta de la NASA Kayla Barron , quien habló sobre su experiencia trabajando y realizando experimentos en la ISS.

«Estoy muy orgulloso de nuestra asociación con el OIEA, que ha dado frutos tanto en la Tierra durante años como ahora con semillas que viajaron por el espacio», dijo el Director General de la FAO en la reunión en Viena. «Estoy asombrado por la resiliencia de la naturaleza y emocionado por los infinitos beneficios que la exploración espacial puede traer para transformar nuestros sistemas agroalimentarios para que sean más eficientes, más inclusivos, más resilientes y más sostenibles en todo el mundo», dijo Qu, quien es un fitomejorador capacitado.

«Esta es una ciencia que podría tener un impacto real en la vida de las personas en un futuro no muy lejano, al ayudarnos a producir cultivos más fuertes y alimentar a más personas«, dijo el Director General del OIEA. «Los científicos del OIEA y la FAO pueden haber estado mutando semillas durante 60 años y creando miles de cultivos más fuertes para que los use el mundo, pero esta es la primera vez que experimentamos con un campo tan emocionante como la astrobiología«, dijo Grossi.

Experimento cósmico

Si bien se han llevado a cabo experimentos similares desde 1946, esta es la primera vez que el OIEA y la FAO realizan análisis genómicos y biológicos en semillas enviadas al espacio en alrededor de 60 años de experiencia en la inducción de mutaciones en plantas.

Las semillas que viajaron al espacio pertenecen a dos especies de plantas: Arabidopsis, un tipo de berro que ha sido ampliamente estudiado por botánicos y genetistas de plantas; y el sorgo, que pertenece a la familia del mijo y es un grano tolerante a la sequía y al calor que se cultiva en muchos países en desarrollo como alimento.

Una vez cultivados, una serie de análisis ayudarán a comprender si la radiación cósmica y las duras condiciones espaciales pueden hacer que los cultivos se vuelvan más resistentes frente a las condiciones de crecimiento cada vez más difíciles en la Tierra.

¿Qué es el fitomejoramiento por inducción de mutaciones?

Vladimir Tarakanov, Oficina de Información al Público y Comunicación. Es posible emplear la radiación con fines de fitomejoramiento.

El fitomejoramiento por inducción de mutaciones es un método en el que se aceleran mutaciones genéticas que de otro modo podrían haber ocurrido mucho más lentamente en las plantas. En la naturaleza, las “mutaciones” son la fuente de la mayoría de la diversidad genética y el motor de la evolución. Suelen tomar generaciones y suponen alteraciones en el ADN. Si se acelera este proceso por medio de métodos biológicos, químicos o físicos, como el uso de la radiación (denominado “irradiación”), se pueden seleccionar variedades de plantas con características útiles en ámbitos como la agricultura: mayor rendimiento, tiempos de cultivo más cortos o resistencia a enfermedades, plagas y a los efectos del cambio climático, como los fenómenos meteorológicos extremos.

El fitomejoramiento ofrece diversas ventajas si es producto de la irradiación y comprende dos pasos: la inducción de mutaciones y su detección. Más recientemente, se han realizado experimentos de fitomejoramiento con radiación cósmica.

Fitomejoramiento: Ventajas de irradiar las plantas

En América Latina, los científicos están desarrollando variedades de banano enano resistentes a la fusariosis mediante una técnica que implica el uso de radiación. (Fotografía: M. Dita/Biodiversity International)

El uso de la radiación presenta múltiples ventajas comparativas: es eficaz en relación con los costos, rápida y sólida; además, su eficacia está comprobada, se puede replicar en cualquier lugar, no es peligrosa y no daña el medio ambiente. La irradiación aumenta la tasa de mutación natural de 1000 a 1 millón de veces. Con este método, que se ha venido utilizando durante décadas, se obtuvo, por ejemplo, una variedad de algodón con mayor rendimiento agronómico y una fibra de mejor calidad en tan solo cinco años.

Las variedades de plantas producto de técnicas que emplean la irradiación son tan seguras como las variedades obtenidas con otros métodos de fitomejoramiento. Estas plantas pueden cultivarse sin ningún efecto nocivo; en particular, no son radiactivas.

Gracias al cultivo y el uso generalizado de estas nuevas variedades de plantas, se ha fortalecido la producción mundial de alimentos y se han atendido las necesidades de los agricultores, en especial en los países en desarrollo y las regiones que están más expuestas a los efectos del cambio climático.  

Paso 1: Inducción de mutaciones

Invernadero gamma ubicado en Malasia. (Fotografía: Misión de los Estados Unidos ante las Organizaciones Internacionales en Viena)

La inducción de mutaciones es un proceso en el que la mutación natural de la planta se acelera mediante un catalizador biológico, químico o físico para modificar algunas de sus características. Algunos de los agentes que podrían emplearse son: virus y bacterias (biológicos), antibióticos y alquilantes (químicos) y radiación ionizante (físico).

Cuando esta técnica supone el uso de la radiación, lo habitual es irradiar semillas. Sin embargo, en algunos experimentos se han irradiado plántulas, plantas adultas o partes de ellas, como el polen, las esporas o la raíz. Si los mecanismos de reparación de las células no eliminan las mutaciones inducidas por la irradiación, se obtienen mutaciones hereditarias.

En este tipo de fitomejoramiento, los científicos emplean tecnologías como las fuentes radiactivas de cobalto 60; de hecho, ese tipo de rayos gamma ha sido el agente mutagénico más común en los últimos decenios. Otros tipos de radiación, como los rayos X, las partículas alfa y beta, los neutrones o la luz ultravioleta también se han utilizado para inducir mutaciones. Los haces de iones y la radiación cósmica están ganando popularidad en este ámbito, porque se están estudiando sus ventajas en comparación con otros tipos de radiación.

Paso 2: Detección de mutaciones

Los investigadores de la Agencia Nacional de Energía Nuclear de Indonesia (BATAN) seleccionan plantas que presentan rasgos útiles tras haber sido sometidas a un proceso de inducción de mutaciones. (Fotografía: Yustantiana/BATAN)

La detección de mutaciones es el proceso en el que se define qué plantas mejoraron sus características tras haber sido sometidas al proceso de inducción de mutaciones. Las mutaciones son tan poco frecuentes que se debe irradiar una gran cantidad de semillas, que posteriormente se plantan y cultivan durante generaciones. Este proceso no durará lo mismo para todas las plantas, dado que las diversas especies tienen tiempos de desarrollo diferentes y requieren análisis distintos. 

Este proceso consta de dos etapas: la preselección y la confirmación (o validación). La preselección y la confirmación de características que se pueden medir con facilidad, como el tiempo de floración o el tamaño de la planta, son relativamente sencillas. Otras características menos evidentes requieren el desarrollo y la aplicación de métodos de preselección más complejos; por ejemplo, la resistencia salina en hidroponía o la resistencia a enfermedades.

Inducción de mutaciones en el espacio

El OIEA y la FAO están estudiando nuevas tecnologías para aumentar la resiliencia de los cultivos expuestos a los efectos del cambio climático, como la radiación cósmica. (Infografía: A. Vargas/OIEA)

El espacio exterior es un entorno extremadamente adverso. En él, las semillas, las plantas o cualquier tipo de tejido vegetal se ven expuestos a la radiación cósmica y la microgravedad.

Por un lado, la radiación cósmica puede ayudarnos a obtener plantas más resistentes a las condiciones de nuestro planeta, que cada vez son peores debido al cambio climático y otros factores. Como los rayos cósmicos también pueden inducir mutaciones, los científicos envían semillas al espacio y las siembran de regreso a la Tierra. Al igual que en el fitomejoramiento convencional, los científicos seleccionan posteriormente las plantas con propiedades útiles.

Por otro lado, durante los viajes de estas semillas, los científicos de un campo del conocimiento conocido como “astrobotánica” estudian de qué manera los rayos cósmicos y la microgravedad afectan las características biológicas de la planta, para ver cómo podríamos cultivar plantas fuera de nuestro planeta.

¿Qué papel desempeña el OIEA?

• Junto con la FAO, el OIEA ayuda a los países a desarrollar o aplicar tecnologías relacionadas con el fitomejoramiento por inducción de mutaciones para acelerar los procesos de cultivo de nuevas variedades.
• Los laboratoriosdel OIEA en Seibersdorf (Austria) son un centro mundial de mutagénesis nuclear al que los países pueden enviar semillas, esquejes o plántulas para que sean irradiados, y de cuyos expertos pueden recibir orientaciones para mejorar sus métodos de cultivo.
• La Base de Datos FAO/OIEA sobre Variedades Mutantespublica información sobre las nuevas variedades de las que el OIEA tiene conocimiento, gracias a los datos proporcionados voluntariamente por los diferentes países.
• El Centro Conjunto FAO/OIEA de Técnicas Nucleares en la Alimentación y la Agriculturainvestiga tecnologías de vanguardia para mejorar cultivos que se ven afectados por el cambio climático, incluida la diversidad genética inducida por medio de la radiación cósmica.