Pesquisadores dizem ter feito modificações genéticas nas plantas para melhorar a eficiência da fotossíntese, aumentando sua produtividade.
Há décadas os cientistas buscam uma possibilidade tentadora de aumentar a oferta de alimentos e aliviar a fome dos mais pobres do mundo melhorando a fotossíntese, o processo biológico das plantas que sustenta quase toda a vida na Terra.
Agora, os pesquisadores dizem que usaram modificações genéticas para melhorar a eficiência da fotossíntese e aumentaram significativamente a produtividade de uma cultura alimentar, a soja. Isso dá uma ideia do potencial desses métodos para um dia colocar mais comida nas mesas, enquanto as mudanças climáticas e outras ameaças tornam mais difícil alimentar as populações vulneráveis do mundo.
Os cientistas testaram suas modificações genéticas em plantas de soja cultivadas em um único local durante apenas duas safras. Eles reconhecem que há necessidade de mais testes para ver se os resultados se repetem em ambientes e condições climáticas diversos. Seus métodos também terão que ser aprovados pelos reguladores do governo antes que as culturas transformadas dessa maneira cheguem aos campos agrícolas.
E a soja –grande parte da qual é cultivada para alimentar gado, e não seres humanos– é apenas o começo. Em longo prazo, os pesquisadores esperam aumentar a produção de alimentos básicos como arroz, feijão e mandioca.
Mas, como o mundo precisará ampliar muito a produção de alimentos para atender à demanda nas próximas décadas, as descobertas sugerem que esse ajuste genético é promissor para atender a essas necessidades, disse Amanda P. de Souza, cientista agrícola da Universidade de Illinois Urbana-Champaign e principal autora de um novo estudo que descreve os resultados, publicado na quinta-feira (18) na revista Science.
“Há um longo caminho até chegarmos lá”, disse Souza. Mas “esta é a hora” de trabalhar em direção ao maior número possível de novas soluções, afirmou.
A capacidade de a humanidade se alimentar está sob pressão, pois as sociedades usam a terra e os recursos hídricos de maneiras insustentáveis. As mudanças climáticas causadas pelo homem ameaçam exacerbar o problema, com o aumento das secas e das tempestades causando mais interrupções no abastecimento de alimentos. A produção de alimentos é um dos principais fatores do aquecimento global, inclusive por meio do desmatamento de terras florestais para cultivos e pastagens.
Sem grandes mudanças na agricultura, as metas dos governos para mitigar as mudanças climáticas correm risco, alertam os cientistas. No entanto, lidar com a desnutrição e a fome em curto prazo pode exigir a utilização de mais terras e outros recursos, o que poderá acentuar o aquecimento.
É por isso que os avanços científicos que podem nos ajudar a produzir mais alimentos sem usar mais terra, seja melhorando a fotossíntese ou de outra forma, são tão promissores.
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“A civilização humana está num ponto em que temos de obter muito mais com menos”, disse Daniel Nepstad, diretor executivo do grupo de pesquisas Earth Innovation Institute.
A nova pesquisa em Illinois se concentra num mecanismo das plantas que as protege dos danos causados pelo sol. Quando as plantas estão sob luz solar intensa, elas geralmente recebem mais energia luminosa do que podem usar na fotossíntese. Esse mecanismo não fotoquímico as ajuda a liberar o excesso de energia inofensivamente, como calor. Mas depois que a planta é sombreada novamente ele não para muito rapidamente, o que significa que a planta desperdiça tempo e energia preciosos que poderiam ser usados para produzir carboidratos.
As transformações genéticas dos pesquisadores ajudam as plantas a se ajustarem mais rapidamente à sombra. Em plantas multicamadas como arroz, trigo, milho e soja, essa agilidade extra poderia teoricamente aumentar a fotossíntese nas camadas intermediárias de folhas, que estão constantemente tremulando entre a luz do sol e a sombra durante o dia.
O trabalho foi financiado pela Fundação Bill e Melinda Gates; a Fundação para Pesquisa de Alimentos e Agricultura, uma organização sem fins lucrativos em Washington, DC, que recebe dinheiro do governo, da indústria e de fontes acadêmicas; e o Escritório de Desenvolvimento da Comunidade Britânica.
Em 2016, outro autor do estudo, Stephen P. Long, que também está na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, mostrou que essas modificações aumentaram o crescimento das plantas de tabaco em até 20%. Mas tais descobertas encontraram ceticismo. Alguns cientistas sugeriram que as modificações podem ter impulsionado o desempenho das culturas não por melhorar a fotossíntese, mas por afetar os níveis hormonais. Outros pesquisadores argumentaram que, se um processo tão fundamental quanto a fotossíntese pudesse ser aperfeiçoado, certamente a seleção natural já o teria feito.
Long disse que considera isso uma incompreensão da evolução. As plantas evoluíram para se reproduzir, disse ele, não para ter máxima eficiência na produção de sementes maiores ou outras partes de interesse para humanos famintos.
“A evolução é sobre os genes se passarem para a próxima geração”, disse ele. “E a produtividade é apenas uma pequena parte disso.”
O passo seguinte dele e de seus colegas foi experimentar as transformações genéticas em uma cultura alimentar. Quando cultivaram soja geneticamente modificada em uma fazenda da Universidade de Illinois em Urbana em 2020, o rendimento por hectare em cinco de suas oito variedades de plantas modificadas foi 24,5% maior, em média, do que nas plantas de soja normais que eles cultivaram para comparação.
(As outras três variedades também tiveram rendimentos mais altos, embora as diferenças não fossem estatisticamente significativas.) As sementes das plantas modificadas eram igualmente ricas em proteínas em comparação com as plantas inalteradas.
Os resultados de uma segunda safra, em 2021, foram menos conclusivos. Uma tempestade fez as folhas das plantas caírem umas sobre as outras, deixando as folhas inferiores permanentemente sombreadas, na verdade.
Thomas R. Sinclair, cientista agrícola da Universidade Estadual da Carolina do Norte que não participou do novo estudo, disse que precisaria ver dados de testes de mais anos e mais locais para se convencer de que esses métodos são eficazes. Sinclair escreveu com ceticismo sobre essa linha de pesquisa, argumentando que a única maneira comprovada de aumentar o rendimento das colheitas é ajudar as plantas a absorver mais nutrientes, como nitrogênio, o principal ingrediente de muitos fertilizantes.
Long disse que sua equipe esperava realizar cinco anos de testes. Ele também planeja experimentar as mesmas modificações na soja tropical e testá-las em Porto Rico. Um dos objetivos da equipe é garantir que as sementes de maior rendimento estejam disponíveis para os agricultores do mundo em desenvolvimento.
