¿Cómo podemos cultivar más alimentos utilizando menos recursos? Los científicos llevan décadas, si no siglos, centrados en esta cuestión, ya que una población mundial en constante crecimiento exige buscar constantemente nuevas formas de producir alimentos de manera sostenible y asequible.

Here’s a question most of us have never contemplated, because it seems so unfathomable: what if crops could grow without sunlight—not granja vertical -al estilo, donde la luz LED sustituye al sol, pero en total oscuridad?

Un artículo publicado la semana pasada enAlimentos naturales detalla un método para hacer precisamente eso.

Fotosíntesis utiliza una serie de reacciones químicas para convertir el dióxido de carbono, el agua y la luz solar en glucosa y oxígeno. La etapa dependiente de la luz es la primera, y depende de la luz solar para transferir energía a las plantas, que la convierten en energía química. A continuación viene la etapa independiente de la luz (también llamada ciclo de Calvin), en la que esta energía química y el dióxido de carbono se utilizan para formar moléculas de carbohidratos (como la glucosa).

Un equipo de investigación de la Universidad de California en Riverside y de la Universidad de Delaware ha encontrado una forma de superar por completo la etapa dependiente de la luz, proporcionando a las plantas la energía química que necesitan para completar el ciclo de Calvin en total oscuridad. Utilizaron una electrólisis para convertir el dióxido de carbono y el agua en acetato una forma de sal o de éster de ácido acético y un bloque de construcción común para la biosíntesis (también es el principal componente del vinagre). El equipo alimentó a las plantas con acetato en la oscuridad y descubrió que eran capaces de utilizarlo como lo harían con la energía química que obtendrían de la luz solar.

Crédito de la imagen: Hann et al/Nature Food

Probaron su método en varias variedades de plantas y midieron las diferencias en la eficiencia del crecimiento en comparación con la fotosíntesis normal. Las algas verdes crecieron cuatro veces más eficientemente, mientras que la levadura experimentó una mejora de 18 veces.

El problema de la fotosíntesis, aunque existe desde el principio de la vida en la Tierra, es que sólo es capaz de convertir en «alimento» para la planta alrededor del uno por ciento de la energía que obtiene de la luz solar. El equipo también logró alimentar con acetato a plantas de caupí, tomate, tabaco, arroz, canola y guisantes.

«Normalmente, estos organismos se cultivan con azúcares derivados de las plantas o insumos derivados del petróleo, que es un producto de la fotosíntesis biológica que tuvo lugar hace millones de años». dijo Elizabeth Hann, coautora del estudio. «Esta tecnología es un método más eficiente para convertir la energía solar en alimentos, en comparación con la producción de alimentos que depende de la fotosíntesis biológica».

Desvincular el crecimiento de las plantas de la luz solar, por extraño que parezca, tendría enormes beneficios potenciales para la producción de alimentos. Como el cambio climático hace que el tiempo y, por tanto, el rendimiento de las cosechas sean cada vez más imprevisibles, cada vez es más atractivo -y necesario- cultivar alimentos en entornos controlados, como los de granjas verticales . La posibilidad de cultivar más en interiores también llevaría los productos a un nuevo nivel de «localidad», ya que los cultivos que utilizan la fotosíntesis artificial para sustituir la luz solar podrían, en teoría, cultivarse en casi cualquier lugar.

«Usando fotosíntesis artificial de producir alimentos podría suponer un cambio de paradigma en la forma de alimentar a la gente». dijo el autor correspondiente del estudio, Robert Jinkerson, profesor adjunto de ingeniería química y medioambiental de la UC Riverside. «Al aumentar la eficiencia de la producción de alimentos, se necesita menos tierra, lo que disminuye el impacto de la agricultura en el medio ambiente».

Hay algunos detalles clave que tendrían que resolverse antes de que esta metodología pudiera considerarse seriamente para la producción de alimentos a gran escala. ¿Cuánta energía, agua y otros recursos utilizaría en comparación con la agricultura tradicional u otras técnicas de crecimiento de alimentos mejoradas por la tecnología? ¿Son la textura, el sabor y el contenido nutricional de las plantas alimentadas con acetato idénticas a las cultivadas con luz solar?

La manipulación de la naturaleza siempre parece una empresa turbia, pero desde el Revolución Verde a la La llegada de los OGM modernos El ser humano lleva siglos haciéndolo; hasta cierto punto, nuestra supervivencia ha dependido de nuestra capacidad para manipular la naturaleza. Ahora estamos viendo las consecuencias de esa manipulación, pero técnicas como fotosíntesis artificial podría acabar formando parte de la caja de herramientas que necesitaremos para reparar el daño que hemos hecho, sin dejar de alimentar a una población mundial creciente.

Crédito de la imagen: Marcus Harland-Dunaway/UCR