Un equipo internacional de investigadores ha descubierto un secreto genético en las semillas de cebada que podría ayudar a proteger el suministro mundial de alimentos de los efectos impredecibles del cambio climático. El estudio, publicado el 6 de noviembre en la revista Science, identifica un «temporizador» biológico específico que controla cuándo una semilla decide «despertar» y crecer.

La investigación involucró a científicos de importantes institutos de China, Dinamarca, Francia y el Reino Unido. Se centraron en una característica llamada latencia de las semillas, que es esencialmente un estado natural de sueño que impide que las semillas germinen incluso cuando las condiciones ambientales parecen favorables. Si bien esto ayuda a las plantas a sobrevivir en la naturaleza, crea lo que el investigador principal, Wang Yucheng, llama un arma de doble filo para la agricultura moderna.

Wang, profesor del Instituto de Investigación de la Meseta Tibetana de la Academia China de Ciencias, explicó que si las semillas se despiertan demasiado pronto, podrían germinar mientras aún están adheridas a la planta antes de la cosecha. Este problema, conocido como germinación precosecha, perjudica la calidad del grano y genera pérdidas anuales de más de mil millones de dólares. Por el contrario, si las semillas permanecen latentes demasiado tiempo, no crecerán a tiempo para la siguiente temporada de siembra, lo que desestabilizará todo el programa agrícola.

Utilizando tecnología avanzada de mapeo de ADN que permite a los científicos leer largas cadenas de código genético, el equipo identificó un gen llamado MKK3 como el regulador principal de este proceso. Christoph Dockter, jefe de mejoramiento de cereales y desarrollo de rasgos en el Laboratorio de Investigación Carlsberg en Dinamarca, explicó que la duración del letargo de una semilla está determinada por la cantidad de copias de este gen presentes y su nivel de actividad. Un mayor número de copias del gen actúa como un despertador más potente, acortando el período de latencia y acelerando la germinación de la semilla.

Al analizar más de 1.000 muestras de cebada de todo el mundo, el equipo descubrió que diferentes regiones han seleccionado de forma natural diversas versiones de este gen para sobrevivir a los patrones climáticos locales. En las regiones húmedas monzónicas del este de Asia, la cebada evolucionó con una versión más silenciosa del gen para permanecer latente durante más tiempo, protegiendo al cultivo de la germinación prematura con la lluvia.

En contraste, los antiguos vikingos del norte de Europa seleccionaban cebada con una latencia más corta para asegurar que sus cultivos crecieran rápida y uniformemente, lo cual era vital para producir cerveza de alta calidad. Estos antiguos agricultores incluso utilizaban técnicas de secado con humo para evitar que sus semillas de rápido crecimiento brotaran prematuramente.

El estudio también destacó una variedad única de cebada llamada qingke, o cebada desnuda, que se encuentra en la meseta Qinghai-Tíbet. Esta variedad ha desarrollado lo que podría describirse como el «modo de actividad más alto del mundo». Mediante la selección y el mejoramiento a largo plazo, la qingke ha desarrollado una de las actividades MKK3 más fuertes del mundo, lo que resulta en la latencia de las semillas más débil y la capacidad de germinación más vigorosa.

En respuesta al clima extremo de la meseta, en particular al frecuente estrés por bajas temperaturas durante la temporada de cosecha de cebada, de septiembre a octubre, a gran altitud, ha surgido localmente una práctica agronómica adaptativa distintiva. Los cultivos se cosechan antes de que los granos maduren por completo, seguidos de tratamientos poscosecha como el secado al aire natural, el tostado y la molienda, lo que facilita el almacenamiento y el consumo invernal.

Esta selección extrema para reducir la latencia de las semillas garantiza que las semillas cosechadas tempranamente se activen rápidamente después de la siembra, lo que les permite soportar las duras condiciones de la meseta Qinghai-Tíbet y asegurar que la mayoría de los granos germinen con éxito.

Wang afirmó que el descubrimiento proporciona un modelo para el diseño de cultivos que puedan soportar el estrés ambiental.

Señaló que, a medida que cambia el clima global, algunos rasgos genéticos que se perdieron o se debilitaron durante siglos de agricultura podrían volver a ser útiles.

Las investigaciones futuras se centrarán en recuperar estos rasgos genéticos antiguos y aplicarlos a los cultivos modernos para garantizar su supervivencia en un mundo donde el medio ambiente es muy diferente al del pasado, concluyó.