Cultivos a prueba de futuro: ¿Puede la edición genética abordar la seguridad alimentaria?

Se necesita una mejor agricultura

A medida que nuestra civilización se enfrenta a la conjunción del aumento de la población y la inestabilidad climática, la seguridad alimentaria vuelve a ocupar un lugar destacado entre los problemas más importantes que debemos abordar. A este riesgo se suman muchos otros, lo que agrava aún más la sensibilidad del asunto, como el daño continuo a la biodiversidad y la extinción de especies, la contaminación, la erosión de suelos fértiles, la urbanización de tierras cultivables, etc.

Como resultado, se está acumulando una enorme presión sobre los agrónomos y los científicos de plantas para que aporten soluciones que, idealmente, lograrían, al mismo tiempo, secuestrar el carbono, aumentar la producción de alimentos y reducir el impacto en las tierras cultivables.

“Si no lo hacemos bien, en realidad no creo que nada más importe mucho”

El Secretario de Estado de EE. UU., Anthony Blinken, en el evento Soluciones Globales para la Seguridad Alimentaria en Nueva York en septiembre de 2023.

Una de las herramientas más prometedoras es la ingeniería genética, pero su enfoque es diferente al de la edición genética de cultivos. Si bien antes se centraba en lograr mayores rendimientos a cualquier precio y con un uso intensivo de productos químicos, métodos más avanzados podrían combinar una mayor producción con resultados más sostenibles.

Este es el argumento desarrollado por Stephen Long, profesor de ciencias de cultivos y biología vegetal en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, en una publicación¹ titulado "Necesidades y oportunidades para asegurar el futuro de los cultivos y el uso de sistemas de cultivos para mitigar el cambio atmosférico.

Un planeta cambiante

¿Un panorama sombrío?

Antes de analizar cómo adaptarnos, debemos comprender qué está cambiando, y el panorama es extremadamente complejo. Se prevé que el calentamiento global no solo altere las condiciones promedio, haciendo que algunas zonas sean más fértiles y otras menos fértiles, sino que también aumente la frecuencia y la gravedad de los fenómenos extremos.

Esto incluye temperaturas extremas, sequías, inundaciones y niveles de ozono en la superficie, todo lo cual puede afectar dramáticamente el rendimiento de los cultivos, incluso más que un cambio general en las condiciones promedio, para el cual un cambio en los métodos agrícolas podría ser suficiente.

El CO2 atmosférico alcanzó 427 ppm en 2024 y se proyecta que sea de aproximadamente 600 ppm para 2050-2060. En tal escenario, la temperatura media mundial podría aumentar otros 1.2 °C para 2050-60, hasta 2.7 °C por encima de las temperaturas preindustriales.

En cuanto a la alimentación, el mundo necesitará entre un 35 y un 56% más de alimentos en 2050, debido al aumento del consumo per cápita, el crecimiento de la población y el mayor desperdicio de la producción de alimentos a medida que más personas se mudan a las ciudades.

Si a esto le sumamos las pérdidas de cultivos previstas debido a fenómenos extremos y cambios en el clima, esto se traduce aproximadamente en la necesidad de casi duplicar la producción mundial de alimentos para 2050.

No todo son malas noticias

Sin embargo, el aumento de CO2, causante del cambio climático, tiene un efecto positivo: estimula el crecimiento de las plantas. De hecho, el aumento de las concentraciones de CO2 se utiliza habitualmente en los invernaderos para aumentar la producción.

“Los cultivares de élite modernos de arroz y soja muestran aumentos de rendimiento de aproximadamente el 30% con la elevación del CO2 a los niveles previstos para 2050-60.

Los cultivos C4 (maíz y sorgo) no muestran un aumento de rendimiento, ya que están saturados de CO2 en los ya elevados niveles actuales.

Esto es especialmente cierto para las plantas con metabolismo C3, que incluyen la mayoría de los cultivos no tropicales y producen una gran cantidad de los cultivos básicos del mundo (las plantas C4 tienen un metabolismo diferente, que concentra el CO2 en la hoja antes de la fotosíntesis, por lo que tiene sentido que los niveles ambientales de CO02 sean menos relevantes para ellas).

Fuente: GporG

Otra buena noticia es que duplicar el rendimiento de los cultivos no sólo es posible, sino que ya se hace, al menos para algunos cultivos específicos.

Por ejemplo, las enormes inversiones en I+D realizadas por las corporaciones agrícolas ya han duplicado el rendimiento del maíz, mientras que otros cultivos básicos, como el arroz, el trigo, las patatas y el sorgo (importantes en África y las regiones tropicales) se han quedado atrás.

Fuente: Editorial de la Royal Society

Abordar los problemas agrícolas

Ozono de baja altitud

El ozono troposférico (O3) es un contaminante secundario formado por la acción de la luz solar sobre compuestos orgánicos volátiles y óxidos de nitrógeno en masas de aire contaminadas.

En la actualidad, es frecuente encontrar niveles de >100 ppb en zonas rurales del cinturón de maíz de Estados Unidos, y niveles significativamente más altos en las principales áreas de producción de cultivos de China e India.

El ozono ya genera pérdidas del 5% en la soja y aproximadamente del 10% en el maíz en EE. UU., con un costo aproximado de 9 millones de dólares anuales. En total, esto podría resultar en pérdidas de hasta el 10% de los cultivos mundiales.

La modificación genética de la anatomía vegetal, especialmente de los estomas (espacios que permiten la entrada de aire a las hojas), podría reducir la penetración del ozono y sus daños. A medida que aumenta la concentración de CO2, la menor apertura de los estomas no debería afectar drásticamente la eficiencia de la fotosíntesis.

Fuente: Datos científicos

Aumentar la producción de antioxidantes en la planta también podría ayudar a reducir la oxidación de las moléculas de ozono y ayudar a mejorar la resistencia general de la planta al estrés.

Sequía y uso del agua

Se espera que temperaturas más altas y condiciones climáticas más extremas estén asociadas con una mayor escasez de agua.

Se proyecta que, para 2050, las pérdidas mundiales de rendimiento del maíz debido a la sequía aumentarán al 21.3% desde un promedio anterior del 12.0% para el período 1961-2006, y para el trigo, del 9.6% al 15.5%.

La proporción de regiones afectadas por la sequía aumentará más en África y Oceanía, del 22% y el 15% actuales, respectivamente, al 59% y el 58% a finales del siglo.

También en este caso, una menor apertura de los estomas podría ayudar a reducir las necesidades de agua en las plantas y reducir el estrés durante las sequías.

El resultado fue una mejora del 15 % en la eficiencia del uso del agua a nivel foliar en el tabaco cultivado en campo y una disminución del 30 % en el uso de agua de toda la planta. Debido a su rápida modificación genética, el tabaco se utiliza a menudo como banco de pruebas para estudiar alteraciones que pueden aplicarse en diversas plantas.

La ingeniería genética como la introducción de Bacillus subtilis (esporas) La proteína de choque frío B (cspB) en la planta puede mejorar la resistencia a la sequía, pero aún no se ha traducido en aplicaciones comerciales.

Impulsar el secuestro de carbono

En definitiva, las plantas son máquinas que transforman el agua, el CO2 y la luz solar en materia orgánica. Solo se cosecha el 50 % de la biomasa de los cultivos, y el resto queda en forma de tallos o raíces.

Si esta materia orgánica pudiera permanecer en el suelo, en lugar de descomponerse en unos pocos años, aumentaría el sumidero neto de carbono terrestre en un 50%.

La respuesta podría ser unas raíces más profundas combinadas con métodos de cultivo sin labranza, con varios mecanismos que se activan a la vez cuando se diseñan sistemas de raíces más fuertes, ya sea mediante manipulación genética o programas de mejoramiento específicos:

• Mejorar la calidad del suelo y su capacidad para retener agua.
• Mejorando la resistencia de la planta a la sequía, manteniendo la absorción de carbono alta en todo momento.

Cambiar la composición de la pared celular, con más lignina y moléculas de carbono más largas, también podría hacer que la materia orgánica muerta resultante sea mucho más resistente a la descomposición, atrapando el carbono bajo tierra durante décadas, o incluso siglos o más.

Por último, se podría adoptar un enfoque aún más proactivo, con el objetivo de cultivar y capturar carbono directamente a escala industrial. Los científicos han identificado gramíneas perennes C4 de alta productividad como Miscanthus × giganteus o pasto varilla (Panicum virgatum) y pasto de pradera (espartina pectinata), que puede atrapar hasta 130 toneladas de CO2 por hectárea en un año, o quizás incluso más para algunas variedades.

Utilizando BECCS (bioenergía con captura y almacenamiento de carbono), esta biomasa podría quemarse para generar electricidad, y el CO2 resultante se captura y se transfiere a un almacenamiento subterráneo profundo.

Fuente: Penn State University

Establecer regulaciones adecuadas

Navegando contradicciones

Un problema con el despliegue a gran escala de cultivos modificados capaces de aumentar el rendimiento frente al cambio climático o incluso contribuir a mitigarlo, es que seguramente requerirá el uso de cultivos transgénicos.

En ese contexto, la renuencia de las principales regiones a utilizar esos cultivos puede ser un gran obstáculo para cualquier solución impulsada por la biotecnología al cambio climático y la escasez de alimentos.

Esto es especialmente cierto en el caso de la UE, que a menudo prohíbe por completo los cultivos transgénicos. Sin embargo, otras regiones también tienden a prohibir por completo los OGM en las etiquetas de productos orgánicos, a pesar de tener objetivos estrictos para aumentar la proporción de su agricultura que se clasifica como orgánica.

Por lo tanto, en el contexto legislativo actual, proteger el medio ambiente con más agricultura orgánica podría significar dañarlo al perder rendimientos mejorados y aumentar la captura de carbono.

Este fue tema de una publicación en la prestigiosa revista científica Cell² titulado "Nuevas técnicas genómicas en la producción ecológica: Consideraciones para una regulación europea basada en la ciencia, eficaz y aceptable.

CRISPR y otras nuevas técnicas genómicas (NGT)

Una cuestión clave es distinguir nuevas técnicas genómicas (NGT) de los métodos más antiguos y crudos que se utilizaban anteriormente para crear OGM.

Este método de ingeniería genética mucho más controlado y preciso incluye CRISPR-Cas9, tecnología de nucleasas dirigidas al sitio (SDN), mutagénesis dirigida por oligonucleótidos (ODM) y metilación de ADN dependiente de ARN (RdDm).

A diferencia de la inserción de un gen extraño en una planta, la NGT puede crear una mutación específica que podría haber ocurrido naturalmente o insertar material de una planta que podría haberse cruzado naturalmente con el cultivo objetivo.

“La agricultura orgánica puede desempeñar un papel importante en la transición hacia sistemas alimentarios más sostenibles,

Se puede lograr un mayor enfoque en la eficiencia y la resiliencia mediante la introducción de una mayor diversidad de cultivos, cuyo desarrollo puede ser facilitado y acelerado por las NGT”.

Por lo tanto, si bien no son completamente “naturales”, las NGT tampoco crean algo nuevo que nunca podría haber ocurrido espontáneamente, sino que simplemente “guían la mano de la naturaleza”.

Los defensores de esta postura sostienen que es necesario comprender la naturaleza de las NGT y hacer distinciones matizadas entre las tecnologías en consideración (OGM versus NGT).

¿Pueden las etiquetas orgánicas adaptarse a las NGT?

Una de las grandes razones por las que tanto los reguladores como el público se han mostrado reacios a aceptar incluso NGT “naturales” en la etiqueta orgánica es que esto podría dañar, en su mayoría, la percepción de esta etiqueta.

En lugar de ello, los autores del artículo proponen crear esquemas denominados “orgánicos + NGT” que dejen claro que no se trata solamente del esquema de agricultura “orgánica clásica”, sino también de los habituales OGM.

Si la agricultura orgánica es un tipo de producción agrícola promovido en la UE, todas las formas de producción orgánica (incluida NGT+) deberían aceptarse al evaluar el alcance de los objetivos orgánicos en la UE.

Esto podría abrir el camino a una mayor difusión de los métodos de cultivo orgánico, sin sacrificar la productividad. Sobre todo porque las etiquetas orgánicas abarcan mucho más allá de la variedad de planta, sino también métodos de cultivo como el uso de pesticidas y herbicidas, los métodos de arado y siembra, etc.

Reflexiones finales sobre la edición genética y la resiliencia agrícola

El cambio de las condiciones climáticas y la mayor demanda de alimentos constituyen al mismo tiempo un riesgo importante y una gran oportunidad.

Por un lado, podría causar un enorme sufrimiento humano y daños ecológicos. Por otro, podría ser el impulso que nos impulse a crear formas de agricultura mejores y más sostenibles.

Probablemente esto se logrará mediante alguna modificación en la genética de nuestros cultivos, como ha sucedido desde el comienzo de la agricultura.

Las nuevas técnicas genómicas pueden ahora utilizar la riqueza de datos genómicos acumulados en las últimas décadas para crear plantas más resistentes y productivas.

Mientras tanto, nuestras regulaciones y nuestra percepción de la ingeniería genética también deben evolucionar. El objetivo final de proteger el medio ambiente deberá superar las ideas preconcebidas sobre los OGM, creadas cuando la ingeniería genética era aún relativamente primitiva.

Esto no quiere decir que la modificación incontrolada de nuestra biosfera deba proliferar, sino que un enfoque más abierto y cuidadoso que aproveche todas las nuevas herramientas disponibles podría brindar los mejores resultados posibles y mitigar la mayoría de los riesgos.

Innovador en ingeniería genética vegetal

Corteva

Corteva es líder mundial en tecnología agrícola, especialmente en productos químicos y semillas. También es muy activa en nuevas tecnologías agrícolas como la robótica.

Con $17.2 mil millones en ventas netas en 2023, más de 22,500 empleados y más de 10,000,000 de clientes, la empresa es una de las más grandes de su sector, junto con sus competidores fuera de EE. UU. Bayer y Syngenta.

En general, y tal vez como reflejo de una tendencia más profunda de reducción del consumo y aumento de la competencia, las ventas de productos químicos (pesticidas, herbicidas, etc.) han disminuido en 2024, mientras que las ventas de semillas aumentaron.

Fuente: Corteva

En una mirada más profunda, el negocio principal de Corteva en semillas es el maíz y la soja, que representan la mayor parte de los ingresos de la empresa en este segmento. Soja “Enlist E3” de Corteva, con resistencia a tres herbicidas (3-D colina, glifosato y glufosinato), ha crecido desde menos del 2,4 % en 5 hasta representar más del 2019 % del mercado estadounidense.

En el sector de protección de cultivos/químicos, más de la mitad de las ventas fueron de herbicidas, y el resto se componía principalmente de insecticidas y fungicidas.

Corteva ha construido su negocio actual en torno a la agricultura industrial tradicional, que sigue siendo una actividad muy rentable que sustenta el actual presupuesto de I+D.

Sin embargo, como comentamos aquí y en un artículo anterior, “Ffuturo de la agricultura” artículo, se abren nuevas posibilidades, con Corteva a la cabeza:

• Edición de genes de cultivos existentes, incluidos utilizando la tecnología CRISPR.
• Un centro de innovación para empresas emergentes de tecnología agrícola, Catalizador Corteva. "Una plataforma de aprendizaje automático está ayudando en los esfuerzos por analizar el sector e identificar tecnologías relevantes para las prioridades de investigación de Corteva."
• Bioestimulantes, biocontrol y otros productos de origen natural como las feromonas de insectos con un rendimiento probado y predecible.
• Bacterias fijadoras de nitrógeno (BlueN™ o Utrisha™ N) para crear un fertilizante extra libre de químicos.
• Grano biofortificado con vitamina A para mejorar la nutrición en los países pobres.
• Robots andantes para cultivos en hileras.
• Experimentos con la implementación de IA en granjas, desde la recolección de frutas hasta la identificación de las mejores plantas para la selección de rasgos para la producción de semillas.
• Paquete completo de soluciones de software, desde datos de imágenes de tierras hasta software de gestión agrícola y monitoreo y venta de créditos de carbono.

Corteva también está estudiando activamente la creciente demanda futura de biocombustibles verdes y proteínas especiales, cada uno con un mercado potencial de entre 10 y 30 millones de dólares para 2035.

Fuente: Corteva

En general, si bien Corteva es un gigante de los “antiguos” métodos de agricultura industrial, también es claramente consciente de los cambios en el sector y se está posicionando para convertirse en una empresa igualmente grande y exitosa adaptada a prácticas agrícolas que cambian rápidamente.

Últimas noticias y desarrollos de acciones de Corteva (CTVA)

Estudios referenciados

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Necesidades y oportunidades para asegurar el futuro de los cultivos y el uso de sistemas de cultivo para mitigar el cambio atmosférico. Phil. Trans. R. Soc., 29 de mayo de 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) Nuevas técnicas genómicas en la producción orgánica: Consideraciones para una regulación europea con base científica, eficaz y aceptable. Cell Reports Sustainability, 30 de mayo de 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>