Se necesitan nuevas tecnologías para combatir el cambio climático. Ahora los especialistas en bioinformática podrían haber encontrado una manera de permitir que las plantas almacenen más dióxido de carbono y generen mayor biomasa mediante modificación genética de su metabolismo.
Cada año, se libera un promedio de 120 gigatoneladas de dióxido de carbono (CO2) en todo el mundo a través de la respiración del suelo y la vegetación. Las plantas son capaces de absorber casi 123 gigatones a través de la fotosíntesis en el mismo período. Pero a medida que los humanos liberan otros diez gigatoneladas de dióxido de carbono en este ciclo, principalmente al quemar combustibles fósiles como el petróleo crudo y el gas natural, hay siete gigatoneladas de CO2 en exceso. «Y estos siete gigatones son nuestro gran problema», dice Thomas Dandekar, quien ocupa la Cátedra de Bioinformática en la Universidad de Würzburg. Alimentan el calentamiento global y hacen que las temperaturas globales aumenten a un ritmo alarmante.
Mientras buscan una solución para arreglar este problema, Dandekar y sus colegas creen haber descubierto un camino prometedor: están estudiando plantas que son capaces de absorber dióxido de carbono residual de manera más efectiva gracias a un metabolismo modificado. Los científicos ahora han publicado sus hallazgos en la edición actual de la revista Trends in Biotechnology.
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Los investigadores de bioinformática generalmente trabajan con modelos matemáticos de computadora. En los últimos meses, Thomas Dandekar y su equipo han estado estudiando si las redes metabólicas de las plantas se pueden modular para permitir que las plantas fijen más dióxido de carbono. Para lograr esto, los científicos combinaron dos métodos diferentes para modular el metabolismo de la célula vegetal. Al realizar cálculos complejos, descubrieron que esta combinación permite a las plantas absorber cinco veces más dióxido de carbono que en el estado normal.
Ahora sus cálculos teóricos necesitan ser probados en la práctica. Muhammad Naseem, un colega de Dandekar, está a cargo de llevar a cabo estos experimentos. Nacido en Pakistán, Naseem tiene un Ph.D. en biología molecular Trabaja tanto en Würzburg como en la Universidad Zayed en Abu Dhabi, la capital de los Emiratos Árabes Unidos, donde ha sido profesor durante dos años. El 4 de enero, Naseem regresó a Abu Dhabi. Él planea comenzar la prueba práctica allí en el transcurso de este año. «Experimentaremos con plantas de tabaco y berro de thale, también conocidos como Arabidopsis thaliana, que son fáciles de modificar», explica el científico.
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«Si continuamos en nuestro camino actual, el cambio climático tendrá consecuencias desastrosas», advierte Dandekar. El científico espera que la temperatura promedio pueda aumentar hasta cuatro grados en comparación con los niveles preindustriales. Él cree que la próxima década debe usarse para encontrar nuevas formas de eliminar el dióxido de carbono que ya se ha liberado a la atmósfera, reducir las emisiones de CO2 y desarrollar estrategias para adaptarse a las consecuencias del cambio climático. Si tiene éxito en la práctica, la investigación de Würzburg mataría a dos pájaros de un tiro: las plantas moduladas no solo absorben más dióxido de carbono, sino que también producen mayores rendimientos.
Según Thomas Dandekar, el proyecto de investigación financiado por el Estado Libre de Baviera podría ayudar a las grandes empresas a compensar sus emisiones de dióxido de carbono. El experto en bioinformática tiene en mente la industria del cemento, por ejemplo, que tiene un problema masivo de dióxido de carbono. Se estima que la producción de cemento es responsable del cuatro al ocho por ciento de las emisiones globales de CO2. Las diatomeas modificadas podrían ayudar a reducir estas altas emisiones como explica el profesor: «Estas algas de rápido crecimiento podrían cultivarse directamente en los pozos de arena».
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Adaptarse a un clima cambiante es actualmente aún más importante para países fuera de Europa que para Alemania, como explica Muhammad Naseem. Las consecuencias ya se notan claramente, especialmente en los Emiratos Árabes Unidos. Según los pronósticos del modelo, los investigadores del clima advierten que las temperaturas en las principales ciudades del Golfo Pérsico podrían aumentar a 50 o incluso 60 grados centígrados. Tales niveles de temperatura serían insoportables incluso para los estándares árabes. «El gran problema es que los Emiratos Árabes Unidos se encuentran entre los países con las mayores emisiones de dióxido de carbono per cápita del mundo», dice Muhammad Naseem. Él enfatiza la urgencia de frenar las emisiones de CO2.
[Recomendado: Identifican gen que ayudará a desarrollar plantas para combatir el cambio climático]Naseem considera que la idea de combinar dos métodos de modulación es una bendición porque permitiría abordar dos problemas de la humanidad, siempre que los análisis por computadora sean congruentes con el comportamiento de las plantas en el campo. «Los dos problemas del cambio climático y la alimentación de la población mundial están estrechamente relacionados», dice el científico. El cambio climático provoca campos quemados, plantas marchitas y la pérdida completa de cultivos debido a la sequía en algunas regiones. Las plantas con vías metabólicas moduladas no solo podían fijar más CO2, sino que también producían más biomasa debido a la modificación genética.}
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Por supuesto, estos nuevos hallazgos de investigación no son la única estrategia para mitigar el cambio climático. El brillo de las nubes marinas, que implica nubes pequeñas, blancas y de baja altitud que enfrían el océano al reflejar la brillante luz del sol, o el ecodiesel hecho de dióxido de carbono utilizando hidrógeno de las células solares son otros dos enfoques prometedores. «Cualquiera que sea el camino o la combinación de estrategias que elijamos debe explorarse cuidadosamente durante diez años antes de que se implemente», advierte Dandekar. Es imperativo aumentar la financiación de la investigación y la exploración crítica de estrategias activas para combatir el cambio climático dada la falta de voluntad mundial para reducir realmente las emisiones de carbono. «De lo contrario, para 2030, seremos impotentes sin medios para defendernos de las consecuencias cada vez más graves del cambio climático y el aumento del dióxido de carbono».