Cómo la IA puede ayudar a salvar el ketchup del cambio climático

Aférrate a tu Heinz. Es probable que la última escasez de alimentos que se avecina incluya ketchup, que viene justo después de la crisis de las papas fritas del año pasado y se ejecuta con mostaza (al menos en Francia). Tres veranos de altas temperaturas sin precedentes en las principales regiones productoras de tomate del mundo (Australia, España y el valle central de California) han llevado a una caída abrupta en las existencias de pasta de tomate, el ingrediente clave para el ketchup y otros condimentos. California, que produce una cuarta parte de los tomates del mundo y el 95 % de los tomates utilizados en los productos enlatados de EE. UU., entregó casi un 5 % menos de la cosecha esperada en 2021 y un 10 % menos en 2022 debido a la sequía en curso, según la Departamento de agricultura de los Estados Unidos. Las precipitaciones récord a principios de este año ayudaron con las condiciones de sequía, pero también inundaron los campos, lo que obligó a los agricultores a posponer la siembra, lo que también podría conducir a una reducción de los rendimientos este año.

Es probable que otros productos básicos de las tiendas de comestibles sigan su ejemplo, ya que el cambio climático, impulsado por las emisiones cada vez mayores de combustibles fósiles, causa estragos en cultivos que van desde el maíz hasta el aceite de canola. Los impactos se extenderán a través de la cadena de suministro de manera impredecible, lo que conducirá a precios más altos y escasez no solo de frutas y verduras sensibles al clima, sino también de artículos que parecen tan alejados de la naturaleza como un Flamin' Hot Cheeto lo es de un campo de maíz. Si bien nuestros cultivos básicos eventualmente podrían adaptarse a un clima más cálido, la evolución tiene lugar en una escala de tiempo que no está sincronizada con las demandas del mercado. Si el ketchup, la salsa de cóctel y la marinara para pizza deben mantenerse al día con la demanda, la ciencia tendrá que intervenir para ayudar a acelerar las cosas.

Los tomates prosperan a altas temperaturas, pero al igual que los humanos, necesitan noches frescas para descansar, especialmente cuando están en flor. Si las noches calurosas de una ola de calor duran más de unos pocos días, como ha comenzado a ocurrir en las principales regiones productoras de tomate, las delicadas flores amarillas se marchitan en la vid, junto con cualquier esperanza de jugosa fruta roja unas semanas más tarde. A diferencia de, por ejemplo, las empresas de cereales que pueden cambiar de proveedor cuando se avecina una escasez de cultivos locales, la mayoría de los productores de productos a base de tomate tienen cadenas de suministro integradas verticalmente: proporcionan sus propias semillas a los agricultores contratados que cultivan según las especificaciones y luego transportan el cultivo a las instalaciones de procesamiento cercanas. que también pertenecen a los productores. La mayoría de esos tomates se procesan en pasta, un ingrediente no perecedero del que dependen las empresas de condimentos para mantener la producción, incluso cuando los frescos están fuera de temporada. Pero tres años después, esas reservas comienzan a agotarse. "Este año va a ser crítico", dice Mariano Alvarez, biólogo evolutivo y científico jefe de Avalo, una empresa de biociencias con sede en Carolina del Norte. "Si no pueden crear una cosecha saludable, será un desafío para cualquiera que use pasta de tomate en sus productos".

El clima anormal siempre ha sido un desafío en la agricultura, ya sea la ola de frío al final de la temporada que congela la fruta en la vid o una tormenta inoportuna que aplasta el trigo justo antes de la cosecha. Pero el cambio climático está socavando algunas de las suposiciones básicas sobre dónde y cuándo cultivamos nuestros cultivos. Los ríos milenarios se están secando. Las fuertes heladas invernales son cada vez más raras, lo que significa que las plagas pueden vivir y multiplicarse durante un año más. Las olas de calor llegan antes, se quedan más tiempo y alteran los ciclos de fructificación. La lluvia cae fuerte y rápido, arrastrando las semillas recién plantadas antes de que tengan la oportunidad de echar raíces. Nuestros cultivos básicos no han podido seguir el ritmo, y mucho menos los lujos que hemos llegado a considerar como básicos: plátanos, café, chocolate, vino, aceite de oliva, trufas.

Tenemos que adaptarnos a la vida sin los cultivos que hacen que valga la pena vivir, o adaptar esos cultivos a nuestro clima cambiante. Científicos de plantas como Álvarez están trabajando en esto último. Subir las apuestas y mudarse a una mejor ubicación no siempre es posible, dice Álvarez. "Para muchos [productores de tomate], la única opción es cambiar de alguna manera la biología de las plantas mismas". Álvarez está tratando de hacer precisamente eso, utilizando el aprendizaje automático para crear nuevos cruces mejor adaptados al clima cálido. Él es parte de una cohorte creciente de científicos-agricultores que se basan en la innovación en robótica, química, secuenciación del genoma, minería genética e inteligencia artificial para diseñar plantas para un futuro con cambio climático.

El 16 de mayo, otra startup de bioingeniería con sede en Carolina del Norte llamada Pairwise lanzó al mercado estadounidense las primeras verduras para ensalada del mundo diseñadas con CRISPR, utilizando la tecnología de edición de genes relativamente nueva para eliminar el amargor de las hojas de mostaza ricas en nutrientes. También están desarrollando una cereza sin hueso y una mora sin pepitas. Si bien su objetivo es hacer que las frutas y verduras saludables sean más fáciles de comer y más sabrosas, la tecnología también se puede usar para alimentos básicos resistentes al clima. Científicos agrícolas en Australia han utilizado la secuenciación del genoma para identificar y amplificar los rasgos tolerantes al calor en los garbanzos, produciendo un frijol rico en proteínas que no solo sobrevive, sino que prospera, cuando las temperaturas superan los 100 °F. Otro equipo de investigación en Edimburgo, Escocia, está trabajando en el desarrollo de una "súper vaca" a través de la edición de genes que sea más resistente al estrés por calor y las enfermedades, para sustentar a las poblaciones que viven en los países del futuro afectados por la sequía. Los científicos ahora están buscando la aprobación de venta para la primera fruta genéticamente modificada de Australia, un banano, que ha sido diseñado para resistir un hongo mortal que amenaza la producción mundial de banano. (Estados Unidos ya permite la venta de manzanas, papayas y piñas rosas transgénicas).

La versión de Álvarez de la evolución asistida se basa en una estrategia más simple. En lugar de utilizar la modificación genética, que se dirige a genes específicos, su equipo utiliza modelos de aprendizaje automático para buscar rasgos deseables, como la tolerancia a la sequía o al calor, tanto en las plantas cultivadas como en sus primos silvestres. Luego, un sistema de recomendación habilitado por IA sugiere qué cruces podrían producir los mejores resultados en cuanto a sabor, facilidad de producción y resistencia.

Las fresas silvestres, por ejemplo, son mucho más tolerantes a la sequía y al calor que los gigantes rubí disponibles en la mayoría de los supermercados hoy en día, pero son pequeñas y más fáciles de magullar, lo que dificulta el envío a largas distancias. La IA puede sugerir qué cepas de fresas silvestres deben cruzarse con razas domesticadas para hacer un sucesor más grande, más sabroso y adaptado al clima. Los horticultores han estado haciendo ese tipo de cruzamiento durante siglos, así es como obtuvimos la fresa domesticada en primer lugar, pero la IA elimina la prueba y el error, lo que hace que el proceso sea más rápido. Una vez que se identifica una raza cruzada potencial, los científicos van al invernadero para probarla, fertilizan manualmente las plantas, plantan las semillas resultantes y luego esperan a ver qué sale.

Además de sus fresas, Álvarez tiene un par de cruces predichos por IA que crecen en el invernadero de Carolina del Norte de Avalo: arroz tolerante a la sequía, brócoli con hojas más suaves y apetecibles (para reducir el desperdicio de alimentos) y, por supuesto, tomates resistentes al calor. La parte difícil ahora es la espera. Si bien las computadoras pueden acelerar el proceso de selección, el crecimiento todavía está en la línea de tiempo de la naturaleza. "No podemos hacer que las plantas florezcan y pasen por ese ciclo de desarrollo más rápido. Lo mejor que podemos hacer ahora es producir nuevas variedades en un par de años", dice Álvarez, en lugar de los 7 a 10 años que tomaría para el proceso más convencional. Es posible que las computadoras puedan acelerar la evolución, pero aún no son lo suficientemente rápidos como para guardar ketchup para la temporada de barbacoa de verano o salsa de tomate para los espaguetis y las albóndigas del próximo invierno. "Si la gente puede aguantar durante los próximos años, creo que hay una gran posibilidad de que podamos construir algo que sea mucho más resistente al clima", dice Álvarez. "Mientras tanto, solo tenemos que esperar buenas lluvias y veranos frescos". No solo para asegurar el suministro de ketchup, sino por el bien de todos nuestros condimentos.

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