Cuarta Revolución Industrial

La IA inaugura una nueva era en la innovación agrícola: combatir las plagas de los cultivos vinculadas al cambio climático

Una mariquita en el tallo de una planta: Las plagas de los cultivos figuran entre los problemas relacionados con el clima que contribuyen a una pérdida anual del 40% de las cosechas.

Las plagas de los cultivos figuran entre los problemas relacionados con el clima que contribuyen a una pérdida anual del 40% de las cosechas. Image: Unsplash/Ram Kishor

Tom Meade
Chief Science Officer, Enko Chem
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  • El cambio climático está creando condiciones que favorecen la proliferación de malezas, insectos y patógenos vegetales, lo que provoca importantes pérdidas agrícolas: hasta un 40% de pérdida de cosechas al año.
  • Se necesitan urgentemente soluciones innovadoras para proteger los cultivos sin dañar el medioambiente, ya que los elevados costes y los largos plazos hacen que los agricultores dependan de productos obsoletos.
  • La inteligencia artificial cambiará las reglas del juego, acortará los plazos de las nuevas soluciones de protección de cultivos y mejorará su eficiencia y eficacia.

Escarabajos voraces, malezas descomunales y hongos proliferantes. El cambio climático está creando unas condiciones agrícolas que permiten prosperar a las malas hierbas, los insectos y los patógenos de las plantas en todo el planeta. ¿Por qué tiene esto tanta importancia?

Alrededor del 40% de los cultivos se pierden anualmente a causa de nuevas plagas o de especies resistentes a los tratamientos fitosanitarios tradicionales. Ese porcentaje de pérdidas se traduce en una enorme cantidad de alimentos desesperadamente necesarios que nunca llegan a salir de la granja y en agricultores que, sencillamente, pierden dinero.

La innovación es necesaria para proteger nuestra cadena alimentaria mundial y el sustento de los agricultores sin dañar la Tierra. Al igual que las personas, las plantas se enferman. Eliminar la causa de la enfermedad -ya sea un hongo, un escarabajo o una mala hierba- sin dañar nada a su alrededor es el siguiente paso crucial en la revolución digital que ya está marcando la diferencia en la productividad agrícola.

Las plagas de las plantas se han adaptado y siguen adaptándose a los cambios de su entorno, con consecuencias agrícolas devastadoras. Hablamos mucho de las plagas de plantas que han desarrollado resistencia a los tratamientos fitosanitarios, pero sabemos que las plagas pueden adaptarse a cualquier cambio que afecte a su éxito reproductivo.

Algunos ejemplos de plagas que se adaptan al cambio son la adaptación del gusano de la raíz del maíz ante la rotación de cultivos en Norteamérica, la eliminación del cultivo del plátano Gros Michel debido al impacto de la enfermedad del marchitamiento de Panamá en Centroamérica, y la adaptación de la hierba de corral que imita a las plantas de arroz y, por tanto, escapa a la detección en respuesta a generaciones de desmalezado manual, en Asia.

El cambio climático afectará a los entornos en los que viven los cultivos y sus plagas, y cabe esperar que las plagas se adapten rápidamente a estos cambios, creando nuevos retos para su gestión.

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El cambio climático y la creciente amenaza de las plagas de los cultivos

Las temperaturas más cálidas y las mayores concentraciones de CO2 mejorarán la capacidad de algunas malezas para competir con los cultivos y aumentarán la amenaza que suponen los fitopatógenos. El aumento de las temperaturas provocará más generaciones de plagas de insectos y su expansión a nuevas zonas geográficas a medida que las condiciones ambientales sean más favorables.

Todo esto sucede en un momento en que se tarda más y cuesta más sacar al mercado nuevos productos químicos para la protección de los cultivos. Los obstáculos a la innovación hacen que los agricultores utilicen productos que llevan décadas en el mercado, cuando se necesitan desesperadamente productos nuevos, seguros y eficaces.

Debemos acelerar el descubrimiento y desarrollo de nuevos productos químicos fitosanitarios para ofrecer soluciones rentables a los agricultores y hacer frente a los retos que planteará el cambio climático.

La IA está revolucionando el descubrimiento de fármacos y puede hacer lo mismo con el descubrimiento y desarrollo de productos químicos para la protección de cultivos.

La IA puede considerarse una especie de superhéroe de la agricultura. Proporciona a los científicos las herramientas necesarias para explorar la vasta diversidad del espacio químico sin explotar, dirigiéndolos rápida y eficazmente hacia las moléculas más prometedoras.

Cuando la IA se aplica a los datos, como los procedentes del escrutinio de bibliotecas químicas codificadas en ADN, es posible identificar rápidamente las moléculas más prometedoras entre los miles de millones de moléculas que contienen. Mediante el entrenamiento de modelos de aprendizaje automático a partir de esos datos se amplía aún más la diversidad química desde donde se puede seleccionar moléculas hasta alcanzar los miles de millones de moléculas de las bibliotecas a demanda de gran tamaño.

Ampollas de moléculas en los laboratorios de Enko.
Ampollas de moléculas en los laboratorios de Enko. Image: Enko Chem
Carpas para insectos Enko.
Carpas para insectos Enko. Image: Enko Chem

Acelerar la protección de los cultivos con la innovación impulsada por la IA

Los científicos ya están utilizando estas herramientas digitales para descubrir y desarrollar rápidamente nuevas moléculas preseleccionadas que controlen eficazmente las plagas de los cultivos y sean respetuosas con el medioambiente, es decir, seguras para los cultivos, las personas y el medioambiente.

Una vez probados y aprobados por los organismos reguladores, los productos nuevos y más seguros pueden aprovecharse para luchar contra las plagas de plantas que surgen de nuestro clima en constante cambio. Entonces, ¿por qué se ha innovado tan poco en la protección de cultivos a lo largo de los años? Costo y tiempo.

Los métodos tradicionales de investigación implican adivinar y probar posibles productos durante años en laboratorios, invernaderos y campos. Esto requiere millones de dólares en instalaciones y personal. Pueden pasar 12 años desde el principio hasta el final (para obtener la autorización de uso de las agencias reguladoras gubernamentales) y muy pocos productos lo consiguen.

El descubrimiento y el escrutinio digitales reducen en años el proceso de descubrimiento y garantizan que los productos que avanzan hacia la comercialización tengan la mejor oportunidad de superar todos los obstáculos. Las técnicas ágiles y basadas en IA también cuestan mucho menos, una combinación perfecta contra las amenazas de plagas más adaptables.

Los investigadores se centran hoy en ofrecer soluciones a algunas de las mayores amenazas para la agricultura. Mi visión es que las nuevas tecnologías de IA acelerarán el descubrimiento de productos para combatir nuevas plagas y enfermedades al tiempo que se reduce el costo.

Esta aceleración nos permitiría alimentar a todos los rincones del mundo, abordando los problemas singulares con mayor rapidez a medida que surgen y permitiéndonos aportar soluciones en interés de la alimentación, incluso a los problemas con menor potencial económico, un poco como la investigación de medicamentos huérfanos, por seguir con la analogía del descubrimiento de fármacos.

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