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Jill Farrant: How we can make crops survive without water
Jill Farrant: Cómo podemos hacer cultivos que sobrevivan sin agua
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Conforme la población mundial crezca y los efectos del cambio climático cobren mayor relieve, vamos a tener que alimentar a más personas utilizando menos tierra cultivable. La bióloga molecular Jill Farrant estudia un fenómeno peculiar que puede ayudar: "Las plantas de resurrección", plantas muy resistentes que aparentemente reviven de entre los muertos. ¿Podrían tener la solución para el cultivo de alimentos en un mundo más caliente y seco?
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biology
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
Jill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates. Full bio
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00:12
I believe that the secret to producing
extremely drought-tolerant crops,
extremely drought-tolerant crops,
0
840
4216
Creo que el secreto para producir
cultivos resistentes a la sequía,
cultivos resistentes a la sequía,
que debemos lograr para dar
seguridad alimentaria al mundo,
seguridad alimentaria al mundo,
00:17
which should go some way
to providing food security in the world,
to providing food security in the world,
1
5080
3216
reside en las plantas de resurrección,
00:20
lies in resurrection plants,
2
8320
2696
representadas aquí,
en un estado muy deshidratado.
en un estado muy deshidratado.
00:23
pictured here, in an extremely
droughted state.
droughted state.
3
11040
3136
00:26
You might think
that these plants look dead,
that these plants look dead,
4
14200
2856
Podrían pensar que estas
plantas están muertas,
plantas están muertas,
pero no lo están.
00:29
but they're not.
5
17080
1296
Al darles agua,
00:30
Give them water,
6
18400
1456
resucitarán, reverdecerán y comenzarán
a crecer, entre 12 y 48 horas.
a crecer, entre 12 y 48 horas.
00:31
and they will resurrect, green up,
start growing, in 12 to 48 hours.
start growing, in 12 to 48 hours.
7
19880
5440
¿Por qué sugiero que la producción de
00:38
Now, why would I suggest
8
26320
1296
00:39
that producing drought-tolerant crops
will go towards providing food security?
will go towards providing food security?
9
27640
4440
cultivos tolerantes a la sequía
brindaría seguridad alimentaria?
brindaría seguridad alimentaria?
00:45
Well, the current world population
is around 7 billion.
is around 7 billion.
10
33040
3896
La población mundial actual
es de alrededor de 7 mil millones.
es de alrededor de 7 mil millones.
Y se estima que para el año 2050,
00:48
And it's estimated that by 2050,
11
36960
2496
vamos a ser entre 9 y 10
mil millones de personas,
mil millones de personas,
00:51
we'll be between 9 and 10 billion people,
12
39480
2696
con la mayor tasa de
crecimiento en África.
crecimiento en África.
00:54
with the bulk of this growth
happening in Africa.
happening in Africa.
13
42200
2880
00:57
The food and agricultural
organizations of the world
organizations of the world
14
45880
2456
Las organizaciones agrícolas
de alimentos del mundo
de alimentos del mundo
han sugerido que es necesario
un aumento del 70%
un aumento del 70%
01:00
have suggested that we need
a 70 percent increase
a 70 percent increase
15
48360
3136
en la producción agrícola actual
01:03
in current agricultural practice
16
51520
2176
para satisfacer esa demanda.
01:05
to meet that demand.
17
53720
1240
Ya que las plantas están
en la base de la cadena alimentaria,
en la base de la cadena alimentaria,
01:07
Given that plants
are at the base of the food chain,
are at the base of the food chain,
18
55720
2696
01:10
most of that's going
to have to come from plants.
to have to come from plants.
19
58440
2320
la mayor parte tendrá
que venir de las plantas.
que venir de las plantas.
01:13
That percentage of 70 percent
20
61360
2696
Ese porcentaje del 70 %
no tiene en cuenta los posibles
efectos del cambio climático.
efectos del cambio climático.
01:16
does not take into consideration
the potential effects of climate change.
the potential effects of climate change.
21
64080
4216
Esto está tomado de un estudio realizado
por Dai, publicado en 2011,
por Dai, publicado en 2011,
01:20
This is taken from a study by Dai
published in 2011,
published in 2011,
22
68320
4240
01:25
where he took into consideration
23
73240
1936
donde tomó en consideración
todos los efectos potenciales
del cambio climático
del cambio climático
01:27
all the potential effects
of climate change
of climate change
24
75200
2376
y señaló, entre otras cosas
01:29
and expressed them --
amongst other things --
amongst other things --
25
77600
2136
el aumento de la aridez debido a
la sequía o lluvia poco frecuente.
la sequía o lluvia poco frecuente.
01:31
increased aridity due to lack of rain
or infrequent rain.
or infrequent rain.
26
79760
4616
Las zonas en rojo mostradas aquí,
01:36
The areas in red shown here,
27
84400
1776
son áreas que hasta hace poco
01:38
are areas that until recently
28
86200
2056
se habían utilizado con mucho
éxito para la agricultura,
éxito para la agricultura,
01:40
have been very successfully
used for agriculture,
used for agriculture,
29
88280
3176
pero ya no más debido
a la falta de lluvias.
a la falta de lluvias.
01:43
but cannot anymore
because of lack of rainfall.
because of lack of rainfall.
30
91480
2400
01:46
This is the situation
that's predicted to happen in 2050.
that's predicted to happen in 2050.
31
94640
2920
Esta es la situación que
se prevé ocurrirá en el 2050.
se prevé ocurrirá en el 2050.
Gran parte de África, de hecho,
gran parte del mundo,
gran parte del mundo,
01:50
Much of Africa,
in fact, much of the world,
in fact, much of the world,
32
98840
2176
01:53
is going to be in trouble.
33
101040
1896
va a tener problemas.
Tendremos que pensar en formas muy
inteligentes para producir alimentos.
inteligentes para producir alimentos.
01:54
We're going to have to think of some
very smart ways of producing food.
very smart ways of producing food.
34
102960
3656
Y de preferencia, cultivos
resistentes a la sequía.
resistentes a la sequía.
01:58
And preferably among them,
some drought-tolerant crops.
some drought-tolerant crops.
35
106640
3296
También hay que recordar que en África
02:01
The other thing
to remember about Africa is
to remember about Africa is
36
109960
2056
la mayor parte de su
agricultura es de secano.
agricultura es de secano.
02:04
that most of their agriculture is rainfed.
37
112040
2800
02:08
Now, making drought-tolerant crops
is not the easiest thing in the world.
is not the easiest thing in the world.
38
116080
3456
Hacer cultivos tolerantes a
la sequía no es cosa fácil.
la sequía no es cosa fácil.
Y la razón es el agua.
02:11
And the reason for this is water.
39
119560
2416
El agua es esencial para
la vida en este planeta.
la vida en este planeta.
02:14
Water is essential to life on this planet.
40
122000
3136
Todos los organismos
vivos que metabolizan
vivos que metabolizan
02:17
All living, actively
metabolizing organisms,
metabolizing organisms,
41
125160
4135
desde los microbios
hasta tú y yo,
hasta tú y yo,
02:21
from microbes to you and I,
42
129320
2056
estamos compuestos
predominantemente de agua.
predominantemente de agua.
02:23
are comprised predominately of water.
43
131400
2336
Todas las reacciones de
la vida suceden en el agua.
la vida suceden en el agua.
02:25
All life reactions happen in water.
44
133760
2536
Y la pérdida de una pequeña cantidad
de agua resulta en la muerte.
de agua resulta en la muerte.
02:28
And loss of a small amount
of water results in death.
of water results in death.
45
136320
3016
02:31
You and I are 65 percent water --
46
139360
2056
Tú y yo somos 65% agua,
si perdemos un 1%, morimos.
02:33
we lose one percent of that, we die.
47
141440
1720
02:35
But we can make behavioral
changes to avoid that.
changes to avoid that.
48
143840
2720
Pero podemos cambiar nuestro
comportamiento para evitarlo.
comportamiento para evitarlo.
02:39
Plants can't.
49
147920
1576
Las plantas no pueden.
Están atrapados en el suelo.
02:41
They're stuck in the ground.
50
149520
1616
Por eso tienen un poco
más de agua que nosotros,
más de agua que nosotros,
02:43
And so in the first instance they have
a little bit more water than us,
a little bit more water than us,
51
151160
3376
casi un 95 % de agua,
02:46
about 95 percent water,
52
154560
1256
y pueden perder un
poco más que nosotros,
poco más que nosotros,
02:47
and they can lose
a little bit more than us,
a little bit more than us,
53
155840
2096
entre 10 % y 70 %,
dependiendo de la especie,
dependiendo de la especie,
02:49
like 10 to about 70 percent,
depending on the species,
depending on the species,
54
157960
2960
02:54
but for short periods only.
55
162000
1360
pero por periodos cortos solamente.
02:56
Most of them will either try
to resist or avoid water loss.
to resist or avoid water loss.
56
164680
4176
La mayoría tratarán de resistir o
evitar la pérdida de agua.
evitar la pérdida de agua.
Ejemplos extremos los podemos
encontrar en plantas suculentas.
encontrar en plantas suculentas.
03:00
So extreme examples of resistors
can be found in succulents.
can be found in succulents.
57
168880
3936
Tienden a ser pequeñas, muy atractivas,
03:04
They tend to be small, very attractive,
58
172840
2816
pero se aferran a su
agua a tan alto costo
agua a tan alto costo
03:07
but they hold onto their water
at such great cost
at such great cost
59
175680
2736
que crecen muy lentamente.
03:10
that they grow extremely slowly.
60
178440
2000
03:13
Examples of avoidance of water loss
are found in trees and shrubs.
are found in trees and shrubs.
61
181440
4576
Los árboles y arbustos
evitan la pérdida de agua.
evitan la pérdida de agua.
Envían raíces muy profundas,
03:18
They send down very deep roots,
62
186040
1576
minan suministros de
agua subterráneos
agua subterráneos
03:19
mine subterranean water supplies
63
187640
1696
y mantienen el flujo en todo momento,
03:21
and just keep flushing
it through them at all times,
it through them at all times,
64
189360
2456
03:23
keeping themselves hydrated.
65
191840
1856
manteniéndose hidratados.
El de la derecha es un baobab.
03:25
The one on the right is called a baobab.
66
193720
1976
También se le llama el árbol al revés,
03:27
It's also called the upside-down tree,
67
195720
2056
simplemente porque la proporción de
las raíces con las ramas es tan grande
las raíces con las ramas es tan grande
03:29
simply because the proportion
of roots to shoots is so great
of roots to shoots is so great
68
197800
3776
que parece que el árbol
se plantó al revés.
se plantó al revés.
03:33
that it looks like the tree
has been planted upside down.
has been planted upside down.
69
201600
2696
Y, por supuesto, se requieren las raíces
para la hidratación de esa planta.
para la hidratación de esa planta.
03:36
And of course the roots are required
for hydration of that plant.
for hydration of that plant.
70
204320
3240
03:40
And probably the most common strategy
of avoidance is found in annuals.
of avoidance is found in annuals.
71
208760
4520
Y probablemente la estrategia más común
se encuentra en las plantas anuales.
se encuentra en las plantas anuales.
03:45
Annuals make up the bulk
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
72
213840
3176
Las anuales son la mayoría
de nuestros alimentos vegetales.
de nuestros alimentos vegetales.
En la costa oeste de mi país,
03:49
Up the west coast of my country,
73
217040
1696
durante gran parte del año
no se ve mucha vegetación.
no se ve mucha vegetación.
03:50
for much of the year
you don't see much vegetation growth.
you don't see much vegetation growth.
74
218760
3536
Pero al llegar las lluvias
de primavera, se ve esto:
de primavera, se ve esto:
03:54
But come the spring rains, you get this:
75
222320
2656
flores en el desierto.
03:57
flowering of the desert.
76
225000
1240
03:59
The strategy in annuals,
77
227000
1856
La estrategia de las plantas anuales,
es crecer solo en la temporada de lluvias.
04:00
is to grow only in the rainy season.
78
228880
2360
04:03
At the end of that season
they produce a seed,
they produce a seed,
79
231960
2296
Al final de esa temporada
producen semillas,
producen semillas,
que están secas, con
entre 8% y 10% de agua,
entre 8% y 10% de agua,
04:06
which is dry, eight to 10 percent water,
80
234280
2816
pero muy vivas.
04:09
but very much alive.
81
237120
1656
Y cualquier a cosa que esté
seca y aún con vida,
seca y aún con vida,
04:10
And anything that is
that dry and still alive,
that dry and still alive,
82
238800
2896
la llamamos tolerante a la desecación.
04:13
we call desiccation-tolerant.
83
241720
1480
En estado desecado,
04:15
In the desiccated state,
84
243840
1416
las semillas pueden sobrevivir en
condiciones extremas
condiciones extremas
04:17
what seeds can do
is lie in extremes of environment
is lie in extremes of environment
85
245280
2656
por períodos prolongados de tiempo.
04:19
for prolonged periods of time.
86
247960
1656
con la siguiente temporada de lluvias,
04:21
The next time the rainy season comes,
87
249640
2216
germinan y crecen,
04:23
they germinate and grow,
88
251880
1496
y todo el ciclo comienza de nuevo.
04:25
and the whole cycle just starts again.
89
253400
1880
04:28
It's widely believed that the evolution
of desiccation-tolerant seeds
of desiccation-tolerant seeds
90
256120
4056
Se cree ampliamente que la evolución
de semillas tolerantes a la desecación
de semillas tolerantes a la desecación
permitió la colonización y la expansión
04:32
allowed the colonization and the radiation
91
260200
2176
de plantas con flores o
angiospermas, hacia la tierra.
angiospermas, hacia la tierra.
04:34
of flowering plants,
or angiosperms, onto land.
or angiosperms, onto land.
92
262400
3520
04:38
But back to annuals
as our major form of food supplies.
as our major form of food supplies.
93
266960
3160
Regresemos a que las anuales son nuestro
principal suministro de alimentos.
principal suministro de alimentos.
04:42
Wheat, rice and maize form 95 percent
of our plant food supplies.
of our plant food supplies.
94
270800
4720
El trigo, el arroz y el maíz forman el
95% de nuestros alimentos vegetales.
95% de nuestros alimentos vegetales.
04:48
And it's been a great strategy
95
276480
1536
Y ha sido una buena estrategia
porque en poco tiempo se pueden
producir muchas semillas.
producir muchas semillas.
04:50
because in a short space of time
you can produce a lot of seed.
you can produce a lot of seed.
96
278040
3176
Las semillas son ricas en energía
y hay gran cantidad de calorías,
y hay gran cantidad de calorías,
04:53
Seeds are energy-rich
so there's a lot of food calories,
so there's a lot of food calories,
97
281240
2620
04:55
you can store it in times of plenty
for times of famine,
for times of famine,
98
283884
3920
se pueden almacenar en tiempos de
abundancia para los tiempos de escasez,
abundancia para los tiempos de escasez,
05:00
but there's a downside.
99
288480
1240
pero hay un inconveniente.
05:02
The vegetative tissues,
100
290560
1376
Los tejidos vegetales,
las raíces y hojas de
las plantas anuales,
las plantas anuales,
05:03
the roots and leaves of annuals,
101
291960
2176
no tienen por sí solas
05:06
do not have much
102
294160
1256
características inherentes
de resistencia o tolerancia.
de resistencia o tolerancia.
05:07
by way of inherent resistance,
avoidance or tolerance characteristics.
avoidance or tolerance characteristics.
103
295440
4096
Simplemente no las necesitan.
05:11
They just don't need them.
104
299560
1296
Crecen en temporada de lluvias
05:12
They grow in the rainy season
105
300880
1416
05:14
and they've got a seed
to help them survive the rest of the year.
to help them survive the rest of the year.
106
302320
3376
y tienen una semilla para
sobrevivir el resto del año.
sobrevivir el resto del año.
05:17
And so despite concerted
efforts in agriculture
efforts in agriculture
107
305720
2696
Y así, a pesar de los esfuerzos
conjuntos en la agricultura
conjuntos en la agricultura
05:20
to make crops with improved properties
108
308440
2536
para hacer cultivos con
propiedades mejoradas
propiedades mejoradas
de resistencia, evasión y tolerancia,
05:23
of resistance, avoidance and tolerance --
109
311000
2176
particularmente la resistencia
y la evasión
y la evasión
05:25
particularly resistance and avoidance
110
313200
1896
05:27
because we've had good models
to understand how those work --
to understand how those work --
111
315120
2896
porque hemos tenido buenos modelos
para entender cómo funcionan,
para entender cómo funcionan,
05:30
we still get images like this.
112
318040
2336
todavía nos llegan imágenes como esta.
Cosecha de maíz en África,
05:32
Maize crop in Africa,
113
320400
1456
dos semanas sin lluvia
05:33
two weeks without rain
114
321880
1416
y está muerta.
05:35
and it's dead.
115
323320
1200
05:37
There is a solution:
116
325560
1240
Hay una solución:
05:39
resurrection plants.
117
327520
1240
plantas de resurrección.
05:41
These plants can lose 95 percent
of their cellular water,
of their cellular water,
118
329320
3776
Estas plantas pueden perder
el 95% de su agua celular,
el 95% de su agua celular,
permanecer en un estado seco,
muerto, durante meses o años,
muerto, durante meses o años,
05:45
remain in a dry, dead-like state
for months to years,
for months to years,
119
333120
3856
y al darles agua,
05:49
and give them water,
120
337000
1736
reverdecen y comienzan
a crecer de nuevo.
a crecer de nuevo.
05:50
they green up and start growing again.
121
338760
1880
05:53
Like seeds, these are
desiccation-tolerant.
desiccation-tolerant.
122
341560
3296
Como las semillas, son
tolerantes a la desecación.
tolerantes a la desecación.
Como las semillas, pueden soportar
condiciones ambientales extremas.
condiciones ambientales extremas.
05:56
Like seeds, these can withstand extremes
of environmental conditions.
of environmental conditions.
123
344880
4120
06:01
And this is a really rare phenomenon.
124
349760
2016
Y es un fenómeno muy raro.
Solo hay 135 especies de plantas
con flores que pueden hacer esto.
con flores que pueden hacer esto.
06:03
There are only 135 flowering
plant species that can do this.
plant species that can do this.
125
351800
4376
Voy a mostrarles un vídeo
06:08
I'm going to show you a video
126
356200
1416
del proceso de resurrección
de estas tres especies
de estas tres especies
06:09
of the resurrection process
of these three species
of these three species
127
357640
2616
en ese orden.
06:12
in that order.
128
360280
1216
Y en la parte inferior,
06:13
And at the bottom,
129
361520
1256
hay un eje de tiempo para
que puedan ver lo rápido que pasa.
que puedan ver lo rápido que pasa.
06:14
there's a time axis
so you can see how quickly it happens.
so you can see how quickly it happens.
130
362800
2736
06:56
(Applause)
131
404160
2040
(Aplausos)
07:02
Pretty amazing, huh?
132
410240
1536
Bastante impresionante, ¿cierto?
Me he pasado los últimos 21 años
tratando de entender cómo lo hacen.
tratando de entender cómo lo hacen.
07:03
So I've spent the last 21 years
trying to understand how they do this.
trying to understand how they do this.
133
411800
4216
¿Cómo se secan estas plantas sin morir?
07:08
How do these plants dry without dying?
134
416040
2400
07:11
And I work on a variety
of different resurrection plants,
of different resurrection plants,
135
419080
2776
Y trabajo con diferentes
plantas de resurrección,
plantas de resurrección,
mostradas aquí en los
estados hidratados y secos,
estados hidratados y secos,
07:13
shown here in the hydrated and dry states,
136
421880
2416
por distintas razones.
07:16
for a number of reasons.
137
424320
1456
Una es que cada una de estas
plantas sirve como modelo
plantas sirve como modelo
07:17
One of them is that each
of these plants serves as a model
of these plants serves as a model
138
425800
2856
para un cultivo que me gustaría
hacer tolerante a la sequía.
hacer tolerante a la sequía.
07:20
for a crop that I'd like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
139
428680
2376
En el extremo superior izquierdo,
por ejemplo, es una hierba,
por ejemplo, es una hierba,
07:23
So on the extreme top left,
for example, is a grass,
for example, is a grass,
140
431080
2936
se llama Eragrostis nindensis,
07:26
it's called Eragrostis nindensis,
141
434040
2256
tiene un pariente cercano
llamado Eragrostis tef...
llamado Eragrostis tef...
07:28
it's got a close relative
called Eragrostis tef --
called Eragrostis tef --
142
436320
2376
muchos sabrán que "teff"
07:30
a lot of you might know it as "teff" --
143
438720
2016
es un alimento básico en Etiopía,
07:32
it's a staple food in Ethiopia,
144
440760
1736
libre de gluten,
07:34
it's gluten-free,
145
442520
1256
y es algo que nos gustaría
hacer tolerante a la sequía.
hacer tolerante a la sequía.
07:35
and it's something we would like
to make drought-tolerant.
to make drought-tolerant.
146
443800
3016
07:38
The other reason for looking
at a number of plants,
at a number of plants,
147
446840
2416
La otra razón para examinar
varias plantas,
varias plantas,
es que, al menos inicialmente,
07:41
is that, at least initially,
148
449280
1376
07:42
I wanted to find out:
do they do the same thing?
do they do the same thing?
149
450680
2256
quería averiguar: ¿hacen lo mismo?
¿todas utilizan los mismos mecanismos
07:44
Do they all use the same mechanisms
150
452960
1696
07:46
to be able to lose
all that water and not die?
all that water and not die?
151
454680
2576
para ser capaces de perder
toda esa agua y no morir?
toda esa agua y no morir?
Hice lo que llamamos un enfoque
de la biología de sistemas
de la biología de sistemas
07:49
So I undertook what we call
a systems biology approach
a systems biology approach
152
457280
2696
con el fin de obtener
una comprensión global
una comprensión global
07:52
in order to get
a comprehensive understanding
a comprehensive understanding
153
460000
2176
de la tolerancia a la desecación,
07:54
of desiccation tolerance,
154
462200
2016
en donde nos fijamos en todo
07:56
in which we look at everything
155
464240
1456
desde la molécula a la planta entera,
el nivel ecofisiológico.
el nivel ecofisiológico.
07:57
from the molecular to the whole plant,
ecophysiological level.
ecophysiological level.
156
465720
2912
Por ejemplo nos fijamos en
08:00
For example we look at things like
157
468657
1634
los cambios en la anatomía
de las plantas al secarse
de las plantas al secarse
08:02
changes in the plant anatomy
as they dried out
as they dried out
158
470316
2197
y su ultraestructura.
08:04
and their ultrastructure.
159
472537
1239
Vemos el transcriptoma, que es
solo un término para una tecnología
solo un término para una tecnología
08:05
We look at the transcriptome,
which is just a term for a technology
which is just a term for a technology
160
473800
3176
con la que analizamos los genes
08:09
in which we look at the genes
161
477000
1416
que se activan o se apagan
por la desecación.
por la desecación.
08:10
that are switched on or off,
in response to drying.
in response to drying.
162
478440
2416
La mayoría de los genes codifican
proteínas, así que vemos el proteoma.
proteínas, así que vemos el proteoma.
08:12
Most genes will code for proteins,
so we look at the proteome.
so we look at the proteome.
163
480880
3216
¿Cuáles son las proteínas
producidas en respuesta al secado?
producidas en respuesta al secado?
08:16
What are the proteins made
in response to drying?
in response to drying?
164
484120
2400
08:19
Some proteins would code for enzymes
which make metabolites,
which make metabolites,
165
487480
3896
Algunas proteínas codifican
enzimas que hacen metabolitos,
enzimas que hacen metabolitos,
así que nos fijamos en el metaboloma.
08:23
so we look at the metabolome.
166
491400
1576
08:25
Now, this is important
because plants are stuck in the ground.
because plants are stuck in the ground.
167
493000
3296
Esto es importante porque
las plantas están sujetas al suelo.
las plantas están sujetas al suelo.
Utilizan lo que yo llamo un arsenal
químico altamente sintonizado
químico altamente sintonizado
08:28
They use what I call
a highly tuned chemical arsenal
a highly tuned chemical arsenal
168
496320
4096
para protegerse de todas
las tensiones de su entorno.
las tensiones de su entorno.
08:32
to protect themselves from all
the stresses of their environment.
the stresses of their environment.
169
500440
3416
Así que es importante ver
08:35
So it's important that we look
170
503880
1496
los cambios químicos
implicados en el secado.
implicados en el secado.
08:37
at the chemical changes
involved in drying.
involved in drying.
171
505400
2440
08:40
And at the last study
that we do at the molecular level,
that we do at the molecular level,
172
508520
2656
Y en el último estudio que
hacemos a nivel molecular,
hacemos a nivel molecular,
nos fijamos en el lipidome,
08:43
we look at the lipidome --
173
511200
1256
08:44
the lipid changes in response to drying.
174
512480
2055
el lípido cambia en respuesta al secado.
Y eso es también importante
08:46
And that's also important
175
514559
1257
08:47
because all biological membranes
are made of lipids.
are made of lipids.
176
515840
2815
porque todas las membranas
biológicas están hechas de lípidos.
biológicas están hechas de lípidos.
08:50
They're held as membranes
because they're in water.
because they're in water.
177
518679
2577
Se usan como membranas
porque están en el agua.
porque están en el agua.
Al quitar el agua, estas
membranas se destruyen.
membranas se destruyen.
08:53
Take away the water,
those membranes fall apart.
those membranes fall apart.
178
521280
2240
08:56
Lipids also act as signals
to turn on genes.
to turn on genes.
179
524240
3040
Los lípidos también actúan como
señales para activar genes.
señales para activar genes.
09:00
Then we use physiological
and biochemical studies
and biochemical studies
180
528200
2696
Luego usamos estudios
fisiológicos y bioquímicos
fisiológicos y bioquímicos
para tratar de entender la función
de los protectores putativos
de los protectores putativos
09:02
to try and understand
the function of the putative protectants
the function of the putative protectants
181
530920
3216
que descubrimos en nuestros
otros estudios.
otros estudios.
09:06
that we've actually discovered
in our other studies.
in our other studies.
182
534160
2936
Y entonces utilizamos todo
eso para tratar de entender
eso para tratar de entender
09:09
And then use all of that
to try and understand
to try and understand
183
537120
2176
09:11
how the plant copes
with its natural environment.
with its natural environment.
184
539320
2320
cómo la planta enfrenta
su entorno natural.
su entorno natural.
09:15
I've always had the philosophy that
I needed a comprehensive understanding
I needed a comprehensive understanding
185
543480
4336
Siempre he tenido la filosofía de que
necesitaba una comprensión global
necesitaba una comprensión global
de los mecanismos de
tolerancia a la desecación
tolerancia a la desecación
09:19
of the mechanisms of desiccation tolerance
186
547840
2256
para hacer una aportación significativa
para una aplicación biótica.
para una aplicación biótica.
09:22
in order to make a meaningful suggestion
for a biotic application.
for a biotic application.
187
550120
3840
Estoy segura de que algunos
están pensando,
están pensando,
09:27
I'm sure some of you are thinking,
188
555000
1656
09:28
"By biotic application,
189
556680
1256
"Mediante recurso biótico,
09:29
does she mean she's going to make
genetically modified crops?"
genetically modified crops?"
190
557960
2920
¿significa que va a hacer cultivos
modificados genéticamente?"
modificados genéticamente?"
09:34
And the answer to that question is:
191
562240
1696
Y la respuesta es:
depende de su definición
de modificación genética.
de modificación genética.
09:35
depends on your definition
of genetic modification.
of genetic modification.
192
563960
2381
Todos los cultivos que comemos
hoy en día, trigo, arroz, maíz,
hoy en día, trigo, arroz, maíz,
09:39
All of the crops that we eat today,
wheat, rice and maize,
wheat, rice and maize,
193
567200
2816
están muy modificados genéticamente
de sus antepasados,
de sus antepasados,
09:42
are highly genetically modified
from their ancestors,
from their ancestors,
194
570040
3216
pero no los consideramos así
09:45
but we don't consider them GM
195
573280
1976
porque se producen
con el cultivo convencional.
con el cultivo convencional.
09:47
because they're being produced
by conventional breeding.
by conventional breeding.
196
575280
2640
Si se refieren a poner genes de plantas
de resurrección en los cultivos,
de resurrección en los cultivos,
09:50
If you mean, am I going to put
resurrection plant genes into crops,
resurrection plant genes into crops,
197
578880
3776
la respuesta es sí.
09:54
your answer is yes.
198
582680
1296
Durante todo este tiempo,
hemos usado ese enfoque.
hemos usado ese enfoque.
09:56
In the essence of time,
we have tried that approach.
we have tried that approach.
199
584000
3136
Más precisamente, algunos de
mis colaboradores en la UCT,
mis colaboradores en la UCT,
09:59
More appropriately,
some of my collaborators at UCT,
some of my collaborators at UCT,
200
587160
2856
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
10:02
Jennifer Thomson, Suhail Rafudeen,
201
590040
1936
han encabezado este enfoque
10:04
have spearheaded that approach
202
592000
1616
y voy a mostrarles algunos datos pronto.
10:05
and I'm going to show you some data soon.
203
593640
1953
10:09
But we're about to embark
upon an extremely ambitious approach,
upon an extremely ambitious approach,
204
597200
4016
Pero estamos a punto de embarcarnos
en un enfoque muy ambicioso,
en un enfoque muy ambicioso,
en la que tratamos de activar
grupos enteros de genes
grupos enteros de genes
10:13
in which we aim to turn on
whole suites of genes
whole suites of genes
205
601240
3456
que ya están presentes
en todos los cultivos.
en todos los cultivos.
10:16
that are already present in every crop.
206
604720
2696
Nunca están encendidos en
condiciones de sequía extrema.
condiciones de sequía extrema.
10:19
They're just never turned on
under extreme drought conditions.
under extreme drought conditions.
207
607440
2905
10:22
I leave it up to you to decide
208
610800
1456
Por lo que deben decidir
si se deben llamar GM o no.
10:24
whether those should be called GM or not.
209
612280
1953
10:27
I'm going to now just give you
some of the data from that first approach.
some of the data from that first approach.
210
615560
3456
Les daré algunos de los datos
de ese primer acercamiento.
de ese primer acercamiento.
Y para hacer eso
10:31
And in order to do that
211
619040
1256
tengo que explicar un poco
cómo funcionan los genes.
cómo funcionan los genes.
10:32
I have to explain a little bit
about how genes work.
about how genes work.
212
620320
2656
Como todos sabemos,
10:35
So you probably all know
213
623000
1256
los genes están hechos
de ADN de doble cadena.
de ADN de doble cadena.
10:36
that genes are made
of double-stranded DNA.
of double-stranded DNA.
214
624280
2056
Se enrolla muy estrechamente
en los cromosomas,
en los cromosomas,
10:38
It's wound very tightly into chromosomes
215
626360
1936
10:40
that are present in every cell
of your body or in a plant's body.
of your body or in a plant's body.
216
628320
3160
están en todas las células de su
cuerpo o en el cuerpo de una planta.
cuerpo o en el cuerpo de una planta.
10:44
If you unwind that DNA, you get genes.
217
632080
3080
Al desenrollar el ADN,
se obtiene los genes.
se obtiene los genes.
10:47
And each gene has a promoter,
218
635840
2456
Y cada gen tiene un promotor,
que es un interruptor de
encendido y apagado,
encendido y apagado,
10:50
which is just an on-off switch,
219
638320
2376
la región de la codificación del gen,
10:52
the gene coding region,
220
640720
1416
10:54
and then a terminator,
221
642160
1256
y también un terminador,
10:55
which indicates that this is the end
of this gene, the next gene will start.
of this gene, the next gene will start.
222
643440
3600
que indica el final de este gen y
que el siguiente gen inicia.
que el siguiente gen inicia.
10:59
Now, promoters are not
simple on-off switches.
simple on-off switches.
223
647720
2896
Los promotores no son solo
interruptores de encendido y apagado.
interruptores de encendido y apagado.
11:02
They normally require
a lot of fine-tuning,
a lot of fine-tuning,
224
650640
2696
Por lo general requieren
una afinación fina,
una afinación fina,
muchas cosas deben estar presentes
y bien antes de encender el gen.
y bien antes de encender el gen.
11:05
lots of things to be present and correct
before that gene is switched on.
before that gene is switched on.
225
653360
4040
11:10
So what's typically done
in biotech studies
in biotech studies
226
658240
3056
Lo que se hace típicamente
en los estudios de biotecnología
en los estudios de biotecnología
es usar un promotor inducible
11:13
is that we use an inducible promoter,
227
661320
1816
que sabemos cómo encenderlo.
11:15
we know how to switch it on.
228
663160
1576
Lo aparejamos a los genes de interés,
11:16
We couple that to genes of interest
229
664760
2016
lo colocamos en una planta y
vemos cómo responde la planta.
vemos cómo responde la planta.
11:18
and put that into a plant
and see how the plant responds.
and see how the plant responds.
230
666800
2680
11:22
In the study that I'm going
to talk to you about,
to talk to you about,
231
670120
2576
En el estudio del que les voy a hablar
mis colaboradores utilizaron un
promotor inducido por la sequía,
promotor inducido por la sequía,
11:24
my collaborators used
a drought-induced promoter,
a drought-induced promoter,
232
672720
2456
que descubrimos en una
planta de resurrección.
planta de resurrección.
11:27
which we discovered
in a resurrection plant.
in a resurrection plant.
233
675200
2416
Lo bueno de este promotor
es que no hacemos nada.
es que no hacemos nada.
11:29
The nice thing about this promoter
is that we do nothing.
is that we do nothing.
234
677640
3136
La planta en sí detecta la sequía.
11:32
The plant itself senses drought.
235
680800
2080
11:35
And we've used it to drive antioxidant
genes from resurrection plants.
genes from resurrection plants.
236
683600
5096
Con esto llevamos genes antioxidantes
de las plantas de resurrección.
de las plantas de resurrección.
¿Por qué genes antioxidantes?
11:40
Why antioxidant genes?
237
688720
1856
Bueno, todo el estrés,
sobre todo la sequía,
sobre todo la sequía,
11:42
Well, all stresses,
particularly drought stress,
particularly drought stress,
238
690600
3056
resulta en la formación
de radicales libres,
de radicales libres,
11:45
results in the formation of free radicals,
239
693680
2296
o especies reactivas de oxígeno,
11:48
or reactive oxygen species,
240
696000
2336
que son altamente perjudiciales y
puede causar la muerte de los cultivos.
puede causar la muerte de los cultivos.
11:50
which are highly damaging
and can cause crop death.
and can cause crop death.
241
698360
2720
Lo antioxidantes detienen el daño.
11:53
What antioxidants do is stop that damage.
242
701680
2600
11:57
So here's some data from a maize strain
that's very popularly used in Africa.
that's very popularly used in Africa.
243
705360
3896
Estos son algunos datos de una
cepa de maíz muy usada en África.
cepa de maíz muy usada en África.
A la izquierda de la flecha están
las plantas sin los genes,
las plantas sin los genes,
12:01
To the left of the arrow
are plants without the genes,
are plants without the genes,
244
709280
3296
a la derecha,
12:04
to the right --
245
712600
1256
plantas con genes antioxidantes.
12:05
plants with the antioxidant genes.
246
713880
2056
Después de tres semanas sin riego,
12:07
After three weeks without watering,
247
715960
1816
los que tienen los genes se
recuperan mucho mejor.
recuperan mucho mejor.
12:09
the ones with the genes
do a hell of a lot better.
do a hell of a lot better.
248
717800
2480
12:13
Now to the final approach.
249
721720
1336
Para el enfoque final.
Mi investigación ha demostrado que
hay una considerable similitud
hay una considerable similitud
12:15
My research has shown
that there's considerable similarity
that there's considerable similarity
250
723080
3536
en los mecanismos de
tolerancia a la desecación
tolerancia a la desecación
12:18
in the mechanisms of desiccation tolerance
in seeds and resurrection plants.
in seeds and resurrection plants.
251
726640
4416
en semillas y plantas de resurrección.
Así que me hice la pregunta,
Así que me hice la pregunta,
12:23
So I ask the question,
252
731080
1416
¿utilizan los mismos genes?
12:24
are they using the same genes?
253
732520
1440
12:26
Or slightly differently phrased,
254
734480
2256
O parafraseado,
¿las plantas de resurrección
evolucionaron semillas con genes
evolucionaron semillas con genes
12:28
are resurrection plants using genes
evolved in seed desiccation tolerance
evolved in seed desiccation tolerance
255
736760
4496
tolerantes a la desecación
en sus raíces y hojas?
en sus raíces y hojas?
12:33
in their roots and leaves?
256
741280
1256
¿Han reasignado la tarea de
estos genes de semillas
estos genes de semillas
12:34
Have they retasked these seed genes
257
742560
2056
12:36
in roots and leaves
of resurrection plants?
of resurrection plants?
258
744640
2040
en las raíces y las hojas de
las plantas de resurrección?
las plantas de resurrección?
Y respondo a esa pregunta,
12:39
And I answer that question,
259
747760
1856
gracias a una gran cantidad de
investigación de mi grupo
investigación de mi grupo
12:41
as a consequence of a lot
of research from my group
of research from my group
260
749640
2416
y recientes colaboraciones de un grupo
de Henk Hilhorst en los Países Bajos,
de Henk Hilhorst en los Países Bajos,
12:44
and recent collaborations from a group
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
of Henk Hilhorst in the Netherlands,
261
752080
3536
Mel Oliver en los Estados Unidos
12:47
Mel Oliver in the United States
262
755640
1576
y Julia Buitink en Francia.
12:49
and Julia Buitink in France.
263
757240
2600
La respuesta es sí,
12:51
The answer is yes,
264
759880
1416
hay un conjunto básico de genes
que están involucrados en ambos.
que están involucrados en ambos.
12:53
that there is a core set of genes
that are involved in both.
that are involved in both.
265
761320
2856
Voy a ilustrar esto muy
crudamente para el maíz,
crudamente para el maíz,
12:56
And I'm going to illustrate this
very crudely for maize,
very crudely for maize,
266
764200
3416
donde los cromosomas desactivados
12:59
where the chromosomes below the off switch
267
767640
2416
representan todos los genes
requeridos para tolerar la desecación.
requeridos para tolerar la desecación.
13:02
represent all the genes that are required
for desiccation tolerance.
for desiccation tolerance.
268
770080
3575
13:05
So as maize seeds dried out
at the end of their period of development,
at the end of their period of development,
269
773680
4256
Al secarse las semillas de maíz,
al final de su período de desarrollo,
al final de su período de desarrollo,
se activan estos genes.
13:09
they switch these genes on.
270
777960
1360
13:12
Resurrection plants
switch on the same genes
switch on the same genes
271
780680
2896
Las plantas de resurrección
activan los mismos genes
activan los mismos genes
cuando se secan.
13:15
when they dry out.
272
783600
1656
Todos los cultivos modernos, por lo tanto,
13:17
All modern crops, therefore,
273
785280
1776
13:19
have these genes
in their roots and leaves,
in their roots and leaves,
274
787080
2056
tienen estos genes en sus raíces y hojas,
pero nunca los activan.
13:21
they just never switch them on.
275
789160
1736
Solo se encienden en
los tejidos de semillas.
los tejidos de semillas.
13:22
They only switch them on in seed tissues.
276
790920
1960
Lo que estamos tratando de hacer ahora
13:25
So what we're trying to do right now
277
793440
1736
13:27
is to understand the environmental
and cellular signals
and cellular signals
278
795200
2616
es entender las señales
ambientales y celulares
ambientales y celulares
que activan estos genes
en plantas de resurrección,
en plantas de resurrección,
13:29
that switch on these genes
in resurrection plants,
in resurrection plants,
279
797840
2440
13:33
to mimic the process in crops.
280
801280
1760
para imitar el proceso en los cultivos.
13:35
And just a final thought.
281
803680
1736
Un pensamiento final.
Lo que estamos tratando
de hacer rapidamente es repetir
de hacer rapidamente es repetir
13:37
What we're trying to do very rapidly
282
805440
2216
13:39
is to repeat what nature did
in the evolution of resurrection plants
in the evolution of resurrection plants
283
807680
3816
lo que la naturaleza hizo en la evolución
con las plantas de resurrección
con las plantas de resurrección
hace entre 10 y 40 millones de años.
13:43
some 10 to 40 million years ago.
284
811520
1840
13:46
My plants and I thank you
for your attention.
for your attention.
285
814160
2496
Mis plantas y yo les damos
las gracias por su atención.
las gracias por su atención.
13:48
(Applause)
286
816680
6235
(Aplausos)
ABOUT THE SPEAKER
Jill Farrant - Professor of molecular and cell biologyJill Farrant is leading the development of drought-tolerant crops to nourish populations in arid climates.
Why you should listen
A professor of molecular and cell biology at the University of Cape Town (UCT) in South Africa, Jill Farrant researches the remarkable (and little known) world of resurrection plants. These are plants that can survive extreme drought, “resurrecting” when moistened or irrigated. If we can better understand their natural preservation mechanisms and their key protectants, she suggests, it could help us develop more drought-tolerant crops to feed populations in increasingly dry and arid climates around the world. Her research may also have medical applications.
Farrant was the African/Arab States recipient of the 2012 L'Oreal-UNESCO Award for Women in Science, one of only five scientists worldwide who were selected by an international jury as "researchers who will have a major impact on society and help light the way to the future." In 2009, she was awarded an A-rating by the National Research Foundation (the first female researcher at UCT ever to receive such a rating) as well as being made a member of the UCT College of Fellows.
Jill Farrant | Speaker | TED.com