Um dos maiores desafios do século XXI será descobrir como alimentar a população global em constante crescimento. Alguns cientistas alegam que cultivar mais alimentos não será o suficiente — nós precisamos literalmente hackear a fotossíntese.

Humanos criam plantas para que elas cresçam mais rápido e rendam mais há aproximadamente 10.000 anos. O desenvolvimento tecnológico da metade do século XX trouxe mais velocidade à produtividade agrícola, que desencadeou uma era de exponencial crescimento da população. Há algumas décadas, no entanto, as melhorias da produção vem diminuindo, pois muitas já atingiram o limite biológico. Se continuarmos a acelerar o crescimento de colheitas para suprir a necessidade da crescente população (que pode atingir cerca de 10 bilhões de habitantes até a metade deste século), programas de crescimento natural talvez não funcionem mais.

Mas e se pudéssemos fazer algo mais efetivo? Quando se trata de inserir algumas calorias a mais na colheita, a fotossíntese — o caminho bioquímico que plantas usam para transformar gás carbônico em açúcar — é um passo muito limitante. De acordo com o relatório de Stephen Long, botânico da Universidade de Illinois, nunca houve um período melhor para hackear este caminho bioquímico que alimentou o planeta por mais de 3 bilhões de anos:

“Nós sabemos todos os passos do processo para fazer fotossíntese em plantas C3, como soja, e em plantas C4, como milho”, afirma Long em sua pesquisa. “Nós temos recursos computacionais sem precedentes, que nos permitem modelar todos os estágios da fotossíntese, determinando onde gargalos ocorrem, e avanços da engenharia genética nos ajudarão a aumentar ou contornar os passos que impedem a eficiência”.

Como Long diz na pesquisa, com algumas abordagens básicas, cientistas podem melhorar a fotossíntese artificial. Uma estratégia foca na engenharia genética, ou inserindo genes úteis de um organismo em outro. Por exemplo, certos micróbios fotossintéticos usam pigmentos diferentes do que os da colheita, permitindo acesso a partes não muito comuns do espectro da radiação solar. Se pudermos inserir os genes pigmentados destes micróbios em plantas superiores, talvez pudéssemos impulsionar a quantidade de luz do sol que elas podem capturar. Ou poderíamos trocar genes que codificam versões mais eficientes de enzimas importantes, como a Rubisco. Uma outra abordagem seria injetar cloroplastos — as pequenas organelas em formato de feijão nas quais ocorrem a fotossíntese — de uma planta mais eficiente em uma planta menos eficiente.

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Imagem: University of Michigan SNRE / Flickr

A pesquisa ainda é muito preliminar, mas cientistas já mostram alguns resultados promissores. No laboratório, a equipe de Long inseriu com sucesso genes de cianobactérias em plantas, aumentando a capacidade de fotossíntese delas em até 30%. Outras equipes de pesquisa fazem uso de sofisticados modelos digitais para estudar todo o trajeto da fotossíntese no intuito de descobrir exatamente o lugar onde problemas bioquímicos ocorrem. Estes modelos já conseguiram melhorar a eficiência do processo em 60%, ao regular genes críticos.

É claro, hacking biológico sozinho não vai nos salvar de um crise de alimentos global: preparação para os efeitos da mudança climática e falta d’água, e integrar mais produção de alimentos dentro das nossas cidades também serão passos necessários. Há também a necessidade de reduzir nossa produção e consumo de carne, que compõe grande parte dos nossos problemas ambientais. Mas não parece que a ideia de hacking de fotossíntese é algo que desaparecerá em breve, então você pode adicionar vegetais bombados, junto de hambúrgueres de laboratório e Soylent a liste de comidas bizarras do futuro que muito em breve podem ocupar nossas geladeiras.

Leia o relatório completo aqui.

Imagem de capa: Cris Photos / Flickr