Las plantas gigantes multiplicarán la producción mundial de alimentos

Los científicos esperan lograr la multiplicación de la riqueza productiva mejorando la fotosíntesis -proceso en el cual las plantas elaboran materia orgánica a partir del anhídrido carbónico presente en la atmósfera empleando la energía solar-. Eso significa que gracias a esa energía y ese anhídrido carbónico, nuevas raíces, hojas, tallos, fruta y granos, se desarrollan constantemente sobre la superficie de nuestro planeta.Los científicos de las granjas experimentales norteamericanas esperan poner a punto técnicas con las cuales, durante los próximos veinte años, la producción aumentaría 440 millones de toneladas al año, lo que supone más de la tercera parte de la producción total de grano en el año 1976 fue de 1.100 millones de toneladas.

«Es un hecho curioso biológico el que las plantas obtengan alrededor del 90% de su peso a partir de la energía primaria de la luz solar durante el proceso de fotosíntesis», afirma el doctor Israel Zelitch, director de Bioquímica en la granja experimental de Connecticut, en New Haven. La consecuencia de esta relación fotosíntesís-peso de las plantas es evidente: mejorando la fotosíntesis se producirán plantas más grandes.

En los Estados Unidos existen multitud de experimental stations desde hace cien años. La mayoría de ellas, en régimen de colaboración con las escuelas de agronomía del Gobierno federal, constituye ámbito de investigación de productos alimenticios agrícolas y vehículo de transmisión de nuevas ideas a los labradores norteamericanos.

Al lograrse un buen rendimiento del proceso fotosintetizador, se logran grandes plantas, consiguiéndose de este modo aumentar la producción de alimentos, incluso sin incrementar la utilización de fertilizantes y combustible.

A finales de la década de 1940 Melvin Calvin, científico de la Universidad de California, demostró los caminos bioquímicos, a través de los cuales las plantas toman miles de millones de toneladas, del carbono presente en la atmósfera en el anhídrido carbónico. El investigador recibió el premio Nobel por su trabajo.

Otro investigador, Ralph Hardy demostró posteriormente que cuando las habas de soja se encierran en su cámara y se aumenta el bióxido de carbono del aire, la capacidad de las plantas de «fijar el nitrógeno atmosférico» se quintuplica y las plantas se desarrollan al doble de velocidad. Al aumentar el oxígeno, las plantas mueren.

Mientras algunas plantas como el maíz, el sorgo, la caña de azúcar, el mijo, crecen muy deprisa empleando el bióxido de carbono del aire con buen rendimiento y desentendiéndose del oxígeno, la mayor parte del resto de las plantas alimenticias, tales como la soja, el trigo, el arroz, las hortalizas, no crecen tan deprisa. ¿Por qué? Por que las plantas convierten la luz solar en electrones, activando las reacciones químicas que convierten el anhídrido carbónico en moléculas de azúcar gracias a enzimas especiales. De vez en cuando, uno de estos enzimas se «descarría» -según expresión del doctor Carlson, de Michigan-, y en lugar de transformar el anhídrido carbónico en azúcar, actúa sobre el oxígeno produciendo reacciones intermedias que provocan la aparición de ácido glicólico. La planta entonces expulsa anhídrido carbónico, como los otros seres vivos, perdiéndolo en lugar de transformarlo en alimento.

Aquí está la clave de las investigaciones. Si se logra evitar el desperdicio, se lograrán plantas que crezcan mejor y más deprisa. Para ello se cultivan plantas en una elevada concentración de bióxido de carbono dentro de invernaderos cerrados. Como este método no es muy extensible, se ha intentado alterar la estructura foliácea de la planta mediante la selección para que quede expuesta al sol y al bióxido de carbono una mayor superficie de las hojas. Así la planta aprovecharía mejor la luz solar. Se comprobó también que añadiendo productos químicos como los sulfanatos al tejido foliáceo se detiene la oxidación del ácido glicólico, aumentándose la fotosíntesis. El problema que se presenta en este planteamiento es el de que los productos químicos y los ácidos aumentan la fotosíntesis solamente durante unas horas en el laboratorio.

Plantas "artificiales"

La solución estaría en el estudio del «enzima descarriado», modificándole hasta el punto de lograr que atraiga al bióxido de carbono en lugar de al oxígeno. Algunas plantas como la caña de azúcar han desarrollado inmunidad al oxígeno. Si, mediante mutaciones provocadas artificialmente u otras vías, sé logra que ciertas plantas «respiren menos» y se hagan más inmunes al oxígeno, podrían ser cultivadas.Los doctores Carlson y Tolbert, de Michigan, están trabajando con células aisladas en vez de hacerlo con plantas completas. Cada célula de cada ser viviente contiene todas las señales informativas que definen al ser vivo en cuestión. Es decir, el código o herencia genética se resume en el mensaje portado por una célula. Modificando esa herencia genética se modifica lo que esa planta va a ser.

Desde el año 1975, gracias al doctor Carlson ha sido posible fusionar células aisladas de plantas de tabaco diferentes. Tras ser cultivadas y desarrolladas para producir un nuevo híbrido, se encontraron células que se muestran insensibles al oxígeno.

Estas nuevas células realizan la fotosíntesis en cultivo. Pero se intenta ahora lograr que esas células inmunes al oxígeno se desarrollen con el anhídrido carbónico de la atmósfera más bien que con el carbono del medio de cultivo.

Se intenta también alterar células mediante la añadidura de enzimas y de productos químicos. «Estamos seguros -asegura el doctor Zelitch- que con el tiempo estos métodos de mejora biológica de la fotosíntesis mejorarán el rendimiento de nuestros cultivos de alimentos. »

Las experiencias que se realizarán actualmente y las que se van a realizar en los próximos años abrirán una etapa donde la biología deje de ser una ciencia descriptiva a nivel genético para empezar a ser tan operativa como lo es hoy la ingeniería. Es el nacimiento de la ingeniería genética, objeto de narraciones y relatos de ciencia ficción, gracias a la cual el hombre comenzará a transformar la vida creando él mismo los nuevos seres vivientes del futuro.