Mientras la crisis hídrica genera pérdidas agrícolas globales superiores a los 100.000 millones de dólares anuales y reduce el rendimiento de los cultivos hasta en un 60%, hoy producir un solo kilo de tomates exige cerca de 600 litros de agua. En el extremo opuesto, las especies silvestres de tomate del desierto de Atacama prosperan en terrenos que reciben menos de 10 milímetros de lluvia al año. La clave de esta abismal diferencia no reside en su anatomía externa, sino en cómo sus más de 35.000 genes responden de manera orquestada cuando la última gota de humedad se evapora.
Para descifrar este complejo rompecabezas genómico, el Dr. José Miguel Álvarez, director del Núcleo Milenio en Ciencia de Datos y Resiliencia Vegetal (PhytoLearning) y del Centro de Biotecnología Vegetal de la Universidad Andrés Bello (UNAB), presentó los últimos avances de su investigación en el “10º Encuentro Científico Biología Vegetal y Biotecnología: De moléculas a ecosistemas”. El congreso, desarrollado entre el 23 y 25 de septiembre en el Auditorio del Instituto de Química de Recursos Naturales de la Universidad de Talca, fue organizado por el Doctorado en Ciencias mención Biología Vegetal y Biotecnología (DBVB) de dicha casa de estudios.
La arquitectura de la supervivencia
Durante su charla plenaria, titulada “From Arabidopsis to desert tomatoes: conserved and divergent regulatory networks for plant adaptation to water scarcity“, el científico profundizó en las innovadoras herramientas metodológicas de su equipo.
“La estrategia que estamos utilizando en el Núcleo Milenio PhytoLearning está asociada a la ciencia de datos y la inteligencia artificial para entender cómo las plantas se adaptan al medio ambiente, principalmente frente al fenómeno de la sequía”, explicó Álvarez. Este análisis abarca un espectro evolutivo fascinante que va desde la Arabidopsis thaliana —el clásico organismo modelo de los laboratorios— hasta el tomate comercial y sus parientes silvestres extremófilos que habitan el Desierto de Atacama.
IA en dos frentes
Para responder a la apremiante interrogante de cómo la inteligencia artificial puede ayudar a crear cultivos resistentes al cambio climático, el director de PhytoLearning divide su investigación en dos aristas principales. La primera ocurre puramente en el ámbito molecular y computacional. Hoy en día, la cantidad de datos disponibles sobre el comportamiento de los genes frente al estrés hídrico es inabarcable para la mente humana.
“Lo que hacemos en una primera capa es integrar la información genómica que existe para cada uno de los cultivos. A partir de eso, generamos modelos de redes para entender cómo esa respuesta ocurre de manera robusta en varias de esas plantas y, además, construimos modelos para poder explicar cómo eso ocurre”, detalló el experto.
El segundo frente traslada los algoritmos al mundo físico, enfocándose en el fenotipo de los cultivos. Mediante sistemas automatizados, los investigadores capturan registros visuales constantes de las plantas sometidas a condiciones extremas. “Esto nos permite ir monitoreando de manera automática cómo se están comportando frente a la sequía para evaluar su respuesta de manera no destructiva, masiva y con una gran cantidad de experimentos simultáneos”, subrayó Álvarez.
A través de esta integración dual, el equipo logra identificar tanto los mecanismos de supervivencia que las plantas han conservado a lo largo de la evolución, como aquellos que han divergido para permitir la vida en los desiertos más áridos del mundo.
Sinergia interinstitucional y biología digital
Más allá de los hallazgos biológicos, el Dr. Álvarez valoró la articulación científica nacional y el vínculo con la institución anfitriona. “Es una muy buena oportunidad porque la Universidad de Talca tiene un centro de investigación en biología vegetal, son un centro de investigación de vanguardia. Tenemos colaboraciones actualmente con ellos y esto nos permite fortalecer esos vínculos, establecer nuevas colaboraciones, visibilizar lo que estamos haciendo en el núcleo y tratar de impactar con la ciencia de vanguardia que estamos haciendo”, afirmó.
El investigador también reflexionó sobre el cambio de paradigma en el estudio de las plantas, destacando que la biología digital ha cambiado radicalmente en los últimos años gracias a la adopción de nuevas estrategias. “Creo que nuestro Núcleo Milenio nos permite estar posicionados como un centro que está avanzando en esa investigación de vanguardia en colaboración con investigadores de ingeniería, lo que le da una conexión muy relevante en tiempos donde cada vez la investigación interdisciplinaria es más necesaria”, concluyó.
Una vitrina científica de nivel internacional
El encuentro se consolidó como una plataforma de alto nivel que reunió a destacados referentes de la disciplina. Entre los principales expositores internacionales y nacionales destacaron la Dra. Begoña Benito (Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, España), el Dr. Agustín Zsögön (Universidade Federal de Viçosa, Brasil) y la Dra. Cristina Dorador (Universidad de Antofagasta), reafirmando el valor de la cooperación científica interinstitucional para enfrentar los desafíos del cambio climático global.
Phytolearning
El Núcleo Milenio en Ciencia de Datos y Resiliencia Vegetal (Phytolearning) es un centro de investigación financiado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), perteneciente al Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación del Gobierno de Chile.