Preparando as Culturas para o Futuro: A Edição Genética Pode Enfrentar a Segurança Alimentar?

Agricultura Melhor Necessária

À medida que nossa civilização enfrenta a combinação de crescimento populacional e instabilidade climática, a questão da segurança alimentar volta a ocupar o centro das questões importantes a serem enfrentadas. A esse risco se somam muitos outros, tornando o problema ainda mais sensível, como os danos contínuos à biodiversidade e extinções de espécies, poluição, erosão do solo fértil, urbanização de terras aráveis, etc.

Como resultado, uma pressão enorme recai sobre agrônomos e cientistas de plantas para oferecer soluções que idealmente gerenciem tudo ao mesmo tempo, proporcionando sequestro de carbono, aumento da produção de alimentos e redução do impacto sobre terras aráveis.

“Se não acertarmos isso, eu realmente não acho que qualquer outra coisa realmente, realmente importe”
Secretário de Estado dos EUA Anthony Blinken no evento Global Solutions for Food Security em Nova Iorque, setembro de 2023.

Esse é o argumento desenvolvido por Stephen Long, professor de ciências de cultivos e biologia de plantas na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, em uma publicação¹ intitulada “Necessidades e oportunidades para preparar as culturas para o futuro e o uso de sistemas de cultivo para mitigar mudanças atmosféricas”.

Um Planeta em Mudança

Um Quadro Sombrio?

Antes de discutir como nos adaptar, precisamos entender o que está mudando, e o quadro é extremamente complexo. Espera‑se que o aquecimento global não apenas altere as condições médias, tornando algumas áreas mais férteis e outras menos, mas também aumente a frequência e a gravidade de eventos extremos.

Isso inclui temperaturas extremas, seca, inundações e níveis de ozônio na superfície, todos capazes de impactar drasticamente o rendimento das culturas, ainda mais do que uma mudança geral nas condições médias, para a qual uma alteração nos métodos agrícolas poderia ser suficiente.

O CO₂ atmosférico atingiu 427 ppm em 2024 e projeta‑se que alcance aproximadamente 600 ppm entre 2050‑2060. Nesse cenário, a temperatura média global poderia subir mais 1,2 °C até 2050‑60, chegando a 2,7 °C acima das temperaturas pré‑industriais.

Em relação aos alimentos, o mundo precisará de 35 a 56 % a mais de comida até 2050, devido ao aumento do consumo per capita, ao crescimento populacional e ao aumento do desperdício da produção de alimentos à medida que mais pessoas se mudam para cidades.

Quando combinados com as perdas esperadas de cultivos devido a eventos extremos e mudanças climáticas, isso equivale aproximadamente à necessidade de quase dobrar a produção global de alimentos até 2050.

Nem Todas as Notícias São Negativas

No entanto, o aumento de CO₂ por trás das mudanças climáticas tem um efeito positivo: estimula o crescimento das plantas. De fato, concentrações elevadas de CO₂ são rotineiramente usadas em estufas para aumentar os rendimentos.

“Cultivares elite modernas de arroz e soja apresentam aumentos de rendimento de aproximadamente 30 % com a elevação do CO₂ para os níveis previstos para 2050‑60.
Culturas C4 — milho e sorgo — não apresentam aumento de rendimento, pois já estão saturadas de CO₂ nos níveis atualmente elevados.”

Isso é especialmente verdadeiro para plantas com metabolismo C3, que incluem a maioria das culturas não tropicais e constituem grande parte dos alimentos básicos do mundo (as plantas C4 têm um metabolismo diferente, que concentra CO₂ na folha antes da fotossíntese, portanto faz sentido que os níveis ambientes de CO₂ sejam menos relevantes para elas).

Fonte: GforG

Outra boa notícia é que dobrar os rendimentos das culturas não é apenas possível, já está sendo feito, pelo menos para algumas culturas específicas.

Por exemplo, investimentos massivos em P&D por corporações agrícolas já dobraram o rendimento do milho, enquanto outras culturas básicas, como arroz, trigo, batata e sorgo (importantes na África e em regiões tropicais) ficaram atrás.

Fonte: Royal Society Publishing

Lidando com Problemas Agrícolas

Ozônio em Baixa Altitude

O ozônio troposférico (O3) é um poluente secundário formado pela ação da luz solar sobre compostos orgânicos voláteis e óxidos de nitrogênio em massas de ar poluído.

Hoje, níveis superiores a 100 ppb podem ser encontrados frequentemente em áreas rurais do cinturão do milho dos EUA, com níveis significativamente mais altos nas principais áreas de produção agrícola da China e da Índia.

“O ozônio já gera perdas de 5 % para a soja e aproximadamente 10 % para o milho nos EUA, custando cerca de US$ 9 bilhões anualmente. No total, isso pode resultar em até 10 % de perda das culturas globais.”

A modificação genética da anatomia da planta, especialmente dos estômatos (aberturas que permitem a entrada de ar nas folhas), poderia reduzir a penetração e os danos do ozônio. À medida que a concentração de CO₂ aumenta, estômatos menos abertos não devem impactar drasticamente a eficiência da fotossíntese.

Fonte: ScienceFacts

Aumentar a produção de antioxidantes na planta também pode ajudar a reduzir a oxidação causada por moléculas de ozônio e melhorar a resistência geral da planta ao estresse.

Secas e Uso de Água

Temperaturas mais altas e clima mais extremo devem estar associados a maiores escassezes de água.

Até 2050, as perdas globais de rendimento devido à seca no milho projetam‑se subir para 21,3 % a partir de uma média anterior de 12,0 % no período de 1961‑2006, e no trigo de 9,6 % para 15,5 %.

A proporção de regiões afetadas por seca aumentará principalmente na África e na Oceania, passando dos atuais 22 % e 15 % respectivamente, para 59 % e 58 % até o final do século.

Aqui também, a menor abertura dos estômatos pode ajudar a reduzir as necessidades de água nas plantas e diminuir o estresse durante secas.

“O resultado foi uma melhoria de 15 % na eficiência de uso de água a nível de folha em tabaco cultivado em campo e uma redução de 30 % no uso de água da planta inteira. Devido à alta velocidade com que pode ser geneticamente modificado, o tabaco é frequentemente usado como bancada de testes para estudar alterações que podem ser aplicadas a uma variedade de outras plantas.”

A engenharia genética, como a introdução da proteína de choque frio B (cspB) de Bacillus subtilis na planta, pode melhorar a resistência à seca, mas ainda não foi traduzida para aplicações comerciais.

Aumentando o Sequestro de Carbono

Em última análise, as plantas são máquinas que transformam água, CO₂ e luz solar em matéria orgânica. Apenas 50 % da biomassa das culturas é colhida, e o restante permanece na forma de colmos ou raízes.

Se essa matéria orgânica permanecesse no solo, em vez de decompor‑se em alguns anos, aumentaria o sumidouro de carbono terrestre líquido em 50 %.

Raízes mais profundas combinadas com métodos de agricultura sem aração podem ser a resposta, com vários mecanismos ativados simultaneamente quando sistemas radiculares mais fortes são projetados, seja por manipulação genética ou programas de melhoramento dedicados:

• Melhorar a qualidade do solo e sua capacidade de reter água.
• Melhorar a resistência da planta à seca, mantendo a absorção de carbono mais alta o tempo todo.

Alterar a composição da parede celular, com mais lignina e mais moléculas de carbono longas, também poderia tornar a matéria orgânica morta resultante muito mais resistente à decomposição, aprisionando carbono no subsolo por décadas, ou até séculos e mais.

Por fim, pode‑se adotar uma abordagem ainda mais proativa, com o objetivo de “cultivar” e aprisionar carbono em escala industrial. Cientistas identificaram gramíneas perenes C4 de alta produtividade como Miscanthus × giganteus ou capim‑braquiária (Panicum virgatum) e cordgrass de pradaria (Spartina pectinata), que podem aprisionar até 130 toneladas de CO₂ por hectare em um ano, ou talvez ainda mais para algumas variedades.

Usando BECCS (bioenergia com captura e armazenamento de carbono), essa biomassa poderia ser queimada para gerar eletricidade, e o CO₂ resultante seria capturado e transferido para armazenamento profundo subterrâneo.

Fonte: Penn State University

Criando Regulamentações Apropriadas

Navegando nas Contradições

Um problema com a implantação em massa de tais culturas modificadas, capazes de aumentar o rendimento diante das mudanças climáticas ou até mesmo contribuir para mitigá‑las, é que certamente exigirá o uso de culturas transgênicas.

Nesse contexto, a relutância de grandes regiões em usar essas culturas pode ser um grande obstáculo a quaisquer soluções biotecnológicas para as mudanças climáticas e a escassez de alimentos.

Isso é especialmente verdadeiro para a UE, que frequentemente proíbe categoricamente culturas transgênicas. Mas outras regiões também tendem a banir totalmente os OGMs dos rótulos orgânicos, apesar de terem metas rígidas para aumentar a parcela de sua agricultura que se enquadra no selo orgânico.

Portanto, no contexto legislativo atual, proteger o meio ambiente com mais agricultura orgânica pode significar prejudicar o meio ambiente ao perder rendimentos aprimorados e aumentar a captura de carbono.

Esse foi o tema de uma publicação na prestigiosa revista científica Cell² intitulada “Novas técnicas genômicas na produção orgânica: Considerações para uma regulamentação da UE baseada em ciência, eficaz e aceitável”.

CRISPR e Outras Novas Técnicas Genômicas (NGTs)

Uma questão chave é distinguir as novas técnicas genômicas (NGTs) dos métodos mais antigos e rudimentares usados anteriormente para criar OGMs.

Esse método de engenharia genética muito mais controlado e preciso inclui CRISPR‑Cas9, tecnologia de nucleases direcionadas ao sítio (SDN), mutagênese dirigida por oligômeros (ODM) e metilação de DNA dependente de RNA (RdDm).

Ao contrário da inserção de um gene estranho em uma planta, a NGT pode criar uma mutação direcionada que poderia ter ocorrido naturalmente ou inserir material de uma planta que poderia ter cruzado naturalmente com a cultura‑alvo.

“A agricultura orgânica pode desempenhar um papel importante na transição para sistemas alimentares mais sustentáveis,
Um foco maior em eficiência e resiliência pode ser alcançado introduzindo uma maior diversidade de culturas, cujo desenvolvimento pode ser facilitado e acelerado pelas NGTs.”

Portanto, embora não sejam totalmente “naturais”, as NGTs também não criam algo novo que nunca poderia ocorrer espontaneamente, mas apenas “guiam a mão da natureza”.

Os defensores dessa posição sustentam que é necessário compreender a natureza das NGTs e fazer distinções sutis entre as tecnologias em consideração (OGMs versus NGTs).

Os Rótulos Orgânicos Podem Se Adaptar às NGTs?

Um grande motivo pelo qual reguladores e o público têm sido relutantes em aceitar até mesmo NGTs “naturais” no selo orgânico é que isso poderia prejudicar principalmente a percepção desse selo.

Em vez disso, os autores do artigo propõem criar esquemas rotulados “orgânico + NGT” que deixem claro que não se trata apenas do esquema de agricultura “orgânica clássica”, mas também não dos OGMs habituais.

Se a agricultura orgânica é um tipo de produção agrícola promovido na UE, todas as formas de produção orgânica (incluindo NGT+) precisariam ser aceitas ao avaliar o alcance das metas orgânicas na UE.

Isso poderia abrir caminho para uma difusão mais ampla de métodos de cultivo orgânico, sem sacrificar os rendimentos. Especialmente porque os rótulos orgânicos vão muito além da variedade de planta, abrangendo também os métodos de cultivo, como uso de pesticidas e herbicidas, práticas de aração e plantio, etc.

Considerações Finais sobre Edição Genética e Resiliência Agrícola

As condições climáticas mutáveis e a maior demanda por alimentos são simultaneamente um grande risco e uma grande oportunidade.

Por um lado, isso pode causar sofrimento humano tremendo e danos ecológicos. Por outro lado, pode ser o impulso que nos encoraja a criar formas de agricultura melhores e mais sustentáveis.

Isso provavelmente ocorrerá por meio de alguma modificação da genética de nossas culturas, como tem sido desde o início da agricultura.

Novas técnicas genômicas podem agora usar a riqueza de dados genômicos acumulados nas últimas décadas para criar plantas mais resilientes e produtivas.

Enquanto isso, nossas regulamentações e a percepção da engenharia genética também precisam evoluir. O objetivo final de proteger o meio ambiente precisará superar preconceitos sobre OGMs criados quando a engenharia genética ainda era relativamente primitiva.

Isso não significa que a modificação descontrolada da nossa biosfera deva se espalhar, mas que uma abordagem mais aberta e cuidadosa, aproveitando todas as novas ferramentas disponíveis, poderia proporcionar os melhores resultados possíveis ao mesmo tempo que mitiga a maioria dos riscos.

Inovador em Engenharia Genética de Plantas

Corteva

A Corteva é líder global em tecnologia agrícola, especialmente em produtos químicos e sementes. Também é muito ativa em novas tecnologias agrícolas, como robótica.

Com US$ 17,2 bilhões em vendas líquidas em 2023, mais de 22.500 funcionários e mais de 10.000.000 de clientes, a empresa está entre as maiores de seu setor, ao lado dos concorrentes norte‑americanos Bayer e Syngenta.

De modo geral, e talvez refletindo uma tendência mais profunda de consumo reduzido e competição aumentada, as vendas de produtos químicos (pesticidas, herbicidas etc.) diminuíram em 2024, enquanto as vendas de sementes cresceram.

Fonte: Corteva

Em uma análise mais profunda, o negócio principal da Corteva em sementes está no milho e na soja, representando a maior parte da receita da empresa nesse segmento. Mais notavelmente, a soja “Enlist E3” da Corteva, resistente a 3 herbicidas (2,4‑D colina, glifosato e glufosinato), cresceu de menos de 5 % em 2019 para representar >65 % do mercado dos EUA.

Na proteção de cultivos/químicos, mais da metade das vendas foram de herbicidas, com o restante composto principalmente por inseticidas e fungicidas.

A Corteva construiu seu negócio atual em torno da agricultura industrial tradicional, que ainda é uma atividade muito lucrativa e sustenta o orçamento atual de P&D.

Entretanto, como discutimos aqui e em um artigo anterior “Future of farming”, novas possibilidades estão surgindo, com a Corteva liderando a iniciativa:

• Edição genética de culturas existentes, incluindo o uso da tecnologia CRISPR.
• Um hub de inovação para startups de ag‑tech, Corteva Catalyst. “Uma plataforma de aprendizado de máquina está auxiliando nos esforços de mapear o setor e identificar tecnologias relevantes para as prioridades de pesquisa da Corteva”.
• Biostimulantes, biocontrole e outros produtos de origem natural, como feromônios de insetos, com desempenho comprovado e previsível.
• Bactérias fixadoras de nitrogênio (BlueN™ ou Utrisha™ N) para criar fertilizante extra sem produtos químicos.
• Grãos biofortificados com vitamina A para melhorar a nutrição em países pobres.
• Robôs caminhantes para culturas em fileiras.
• Experimentos com a implementação de IA nas fazendas, desde a colheita de frutas até a identificação das melhores plantas para seleção de características para produção de sementes.
• Conjunto completo de soluções de software, desde dados de imagens de terras até software de gestão agrícola e monitoramento e venda de créditos de carbono.

A Corteva também está ativamente investigando a futura demanda crescente por biocombustíveis verdes e proteínas especiais, cada um com um mercado endereçável de US$ 10 bi‑30 bi até 2035.

Fonte: Corteva

Portanto, no geral, embora a Corteva seja um gigante dos métodos agrícolas “antigos” industriais, também está claramente ciente das mudanças no setor e se posicionando para se tornar uma empresa igualmente grande e bem‑sucedida, adaptada às práticas agrícolas que mudam rapidamente.

Últimas Notícias e Desenvolvimentos das Ações da Corteva (CTVA)

Estudos Referenciados

<sup>1. Long Stephen P. (2025) Necessidades e oportunidades para preparar as culturas para o futuro e o uso de sistemas de cultivo para mitigar mudanças atmosféricas. Phil. Trans. R. Soc. 29 maio de 2025. http://doi.org/10.1098/rstb.2024.0229
2. Molitorisová, Alexandra, et al. (2025) Novas técnicas genômicas na produção orgânica: Considerações para uma regulamentação da UE baseada em ciência, eficaz e aceitável. Cell Reports Sustainability, 30 de maio de 2025. https://www.cell.com/cell-reports-sustainability/fulltext/S2949-7906(25)00101-6</sup>