Què fa que una planta sobrevisqui quan el seu entorn es torna hostil? Com pot continuar viva –i fins i tot créixer– quan li falten aigua i nutrients, quan el termòmetre puja de cop, quan la salinitat del sòl s’enfila o quan una inundació la deixa sense oxigen? Aquestes situacions, cada cop més freqüents en plena crisi climàtica, sovint no arriben soles: es combinen i multipliquen la pressió sobre els cultius.
Amb aquest punt de partida, un equip de recerca internacional liderat per la Universitat Politècnica de Catalunya-BarcelonaTech (UPC) ha fet un pas endavant per entendre la resiliència vegetal amb una mirada més realista. La clau del descobriment es pot resumir així: davant d’adversitats com la sequera, la calor o altres estressos, les plantes activen sempre un mateix conjunt reduït de gens que coordinen la seva resposta de supervivència.
La recerca, publicada a la revista Nature Communications, utilitza tècniques avançades de machine learning per identificar, per primer cop, aquests gens clau que sostenen la resposta a múltiples estressos alhora. “És com un kit essencial que permet a la planta reaccionar ràpidament quan les condicions empitjoren, independentment del tipus d’estrès”, ha explicat a El 9 Món el professor Isiah Zaplana Agut, del Departament d’Enginyeria de Sistemes, Automàtica i Informàtica Industrial de la UPC. El repte, afegeix, és que encara no se sap del tot com es regula aquest kit ni com interactuen els seus gens. L’estudi l’han liderat Raul Sánchez Muñoz, investigador postdoctoral Beatriu de Pinós al Departament d’Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia de la UPC, i el mateix Zaplana. També hi participen investigadors de la Ghent University (Bèlgica) i de la Masaryk University (República Txeca).
La innovació del projecte és de mètode i també d’escala. L’equip ha combinat una metaanàlisi exhaustiva amb un algoritme d’aprenentatge automàtic no supervisat per estudiar més de 500 transcriptomes de la planta Arabidopsis thaliana. Aquests transcriptomes recullen quins gens s’activen i amb quina intensitat en cada situació. L’anàlisi massiva ha permès identificar un “nucli de gens de l’estrès”, una xarxa comuna implicada en la tolerància de les plantes a 10 condicions adverses considerades simultàniament, i no una a una.
L’interès de la troballa és que apunta a una resposta compartida i central: quan l’estrès és complex i múltiple, les plantes recorren a un mateix mecanisme de resistència. A més, l’estudi destaca el paper regulador de l’etilè, una hormona vegetal present en totes les etapes del desenvolupament. La recerca mostra que l’etilè també actua com a integrador d’aquesta resposta, coordinant l’activació dels gens clau que sostenen la resiliència.
La recerca apunta, també, a una idea suggeridora: les plantes no tenen memòria com els animals, però sí que poden quedar “precondicionades”. Segons l’investigador Sánchez, una activació prèvia d’aquests gens pot facilitar una resposta més ràpida i eficient si l’estrès es repeteix. És una mena de memòria molecular o genètica, basada en mecanismes diferents dels del sistema nerviós.
GARANTIR ELS CULTIUS
La identificació d’aquests gens, validada biològicament per l’equip, obre una nova via per a la biotecnologia agrícola. Els gens detectats es plantegen com a possibles objectius per desenvolupar cultius millor preparats per suportar la sequera, les temperatures extremes i altres condicions adverses vinculades al canvi climàtic. “Els nostres resultats obren la porta a identificar aquests mateixos gens en espècies d’interès agrícola”, apunta Sánchez, pensant en aliments clau de la dieta com el blat, l’arròs, el tomàquet o la vinya.
El risc, adverteix, és ben real si no s’aconsegueixen cultius més resistents en les pròximes dècades: “Això ja ho estem veient avui dia, amb reduccions de productivitat que en condicions extremes poden arribar a ser molt severes”. I és aquí on el treball connecta directament amb la seguretat alimentària: la capacitat de produir aliments suficients per a la població.
En aquest sentit, disposar de plantes més resistents no només ajuda a sobreviure a episodis extrems, sinó que també pot contribuir a una agricultura més sostenible, mantenint rendiments en condicions no òptimes i reduint la necessitat d’aigua i altres inputs dins de límits agronòmicament viables.
La investigació, a més, exemplifica com la intel·ligència artificial (IA) està transformant la biologia. “Ens ha permès integrar centenars d’anàlisis transcriptòmiques i múltiples condicions experimentals alhora, revelant patrons impossibles de detectar manualment”, destaca el professor Zaplana, tot remarcant que el paper dels investigadors continua sent imprescindible per formular bones preguntes i interpretar els resultats amb sentit crític.
Mirant al futur, Sánchez assenyala que seria un èxit d’aquí a cinc anys que aquest nucli de gens esdevingués una referència en programes de millora vegetal, com a marcador molecular o base per a noves estratègies biotecnològiques. Encara queda camí fins a una aplicació directa, però la base ja està posada. En paraules dels dos investigadors, és una bona notícia enmig de la crisi climàtica: demostra que la combinació entre recerca biològica i IA pot generar coneixement útil i accionable per avançar cap a cultius més resistents i sistemes agrícoles millor adaptats a cada regió i moment.
