Mientras camina entre el mar de hojas verdes, amarillas y anaranjadas de un huerto de castaños, recogiendo con cuidado las espinas de castaño de los árboles, Sara Fitzsimmons, directora de restauración de la American Chestnut Foundation, es consciente de que no estará presente para ver el plenos frutos de su trabajo. El ciclo de vida de un árbol es demasiado largo para eso.
Durante casi dos décadas, Fitzsimmons ha estado trabajando para revivir el castaño americano (Castanea dentata) , una especie fundamental que una vez dominó los bosques del este de los Estados Unidos y el sur de Ontario, Canadá. Pero hace más de un siglo, los árboles estuvieron expuestos al tizón del castaño, un patógeno invasivo que fue introducido accidentalmente por especies asiáticas importadas de árboles, utilizados principalmente para plantas ornamentales y en huertos. Los castaños americanos, vulnerables a la enfermedad fúngica, fueron devastados por la plaga, dejando bosques llenos de árboles derribados o tallos con ramas desnudas y muertas. Ahora, el 84 por ciento de los castaños en Estados Unidos siguen siendo pequeños y no pueden dar frutos.
En un momento, había entre tres y cinco mil millones de castaños americanos. Hoy, hay, a lo sumo, 435 millones aún vivos. Organizaciones como la American Chestnut Foundation están trabajando para desarrollar un nuevo castaño resistente al tizón para reintroducir y ayudar a revivir la población. ¿La línea de tiempo? “Nos llevará entre 150 y 200 años tener un impacto ecológico con millones de plántulas en el paisaje”, dice Fitzsimmons.
Antes de la plaga, los castaños americanos tenían importancia no solo para el ecosistema, sino también para los humanos y su forma de vida. Cuando abundaban los castaños, los granjeros podían confiar en sus nueces como fuente de nutrición para sus cerdos o pavos. A menudo también buscaban las nueces para comerlas como su propio alimento o incluso comerciar con ellas. La madera de los árboles demostró ser resistente para la construcción de estructuras y se usó para tejas, vigas y pisos en las casas, así como para traviesas de ferrocarril y postes de telégrafo o teléfono.
“La madera era muy resistente a la putrefacción, teníamos muchos usos para ella. Es muy bueno en el secuestro de carbono, que es importante en estos días con el cambio climático. Es un hábitat muy agradable para la vida silvestre. Y la gente solía cosechar castañas en esta época del año”, dice William Powell, director del Proyecto de Investigación y Restauración de Castañas Estadounidenses en la Facultad de Ciencias Ambientales y Forestales de la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY-ESF).
castañas maduras. Foto de karnavalfoto, Shutterstock.
Y, por supuesto, eran buenos para asar. "Escuchas esa canción, 'castañas asadas [en] un fuego abierto'", dice Powell, haciendo referencia a la clásica canción navideña escrita en 1945 por Robert Wells y Mel Tormé. “Son castañas americanas. Así que todo eso se perdió”.
Las calles de la ciudad alguna vez estuvieron llenas de carros que servían el dulce y tostado regalo navideño. Aunque la asociación de las castañas con las festividades se remonta a la Europa del siglo XVI, las castañas cultivadas en América del Norte eran conocidas por tener un sabor más rico y dulce y eran especialmente adecuadas como un regalo cálido durante los meses de invierno. Todo eso cambió cuando el tizón redujo el número de castaños americanos a casi nada. Ahora, cualquier castaña asada sobre un fuego abierto probablemente sea importada, ya que EE. UU. es responsable de menos del uno por ciento de la producción mundial total de este cultivo.
Cría de un mejor castaño americano
A pesar de la pérdida masiva, los castaños no están técnicamente extintos. De hecho, ni siquiera están en una lista en peligro de extinción. El hongo del tizón no puede atacar los sistemas de raíces de los árboles debido a los microorganismos en el suelo que actúan como protectores. Esto da como resultado una capacidad única de los castaños americanos para sobrevivir en las raíces.
Pero la versión actual de un castaño palidece en comparación con los imponentes ancestros de los árboles, que solían alcanzar de 80 a 100 pies de altura con diámetros de tronco que crecían alrededor de 10 pies. “El problema es que el 84 por ciento de ellos tienen solo una pulgada de diámetro a la altura del pecho”, dice Fitzsimmons. “Y solo miden unos 15 pies de altura. No están sirviendo a los servicios y ecosistemas que se supone que debe hacer la especie. Así que los llamamos funcionalmente extintos”.
Un hombre es empequeñecido por un gran castaño americano superviviente en Kentucky. Foto cortesía de la American Chestnut Foundation.
En su misión de restaurar el castaño americano mediante la creación de un árbol resistente al tizón, la fundación utiliza un sistema que incorpora técnicas de reproducción y biotecnología. Un método utilizado por la American Chestnut Foundation se conoce como retrocruzamiento. Para este método, los científicos seleccionan y trasladan las características deseables de una variedad a otra. El objetivo es aislar los genes de resistencia al tizón de otra especie e incorporarlos en la composición genética de los castaños americanos. Leila Pinchot, ecologista investigadora del Servicio Forestal de EE. UU. que se especializa en la reintroducción de castaños en el bosque, explica el retrocruzamiento como un “enfoque para incorporar los genes de resistencia del castaño chino con el castaño americano porque lo que queremos es un árbol que se vea y actúa estadounidense”.
Pinchot explica que este método, como lo demuestra la investigación del genetista Jared Westbrook para la American Chestnut Foundation, resultó no ser la solución en el caso del castaño. El objetivo del retrocruzamiento es aislar dos o tres genes, pero en el caso del castaño, "hay tantos genes de resistencia en el castaño chino, que simplemente no es factible combinarlos con el castaño americano y producir un árbol". eso es en su mayoría estadounidense, pero aún incorpora los genes para los sistemas de China”, dice Pinchot. Aun así, los árboles retrocruzados tienen una mayor tolerancia al tizón que un árbol silvestre, y todavía se plantan en bosques para complementar la población de árboles por el momento.
Lectura de los genes del trigo
La retrocruzamiento no es la única esperanza del árbol. En el laboratorio de Powell en SUNY-ESF, recientemente utilizó la ingeniería genética para desarrollar un árbol resistente al tizón mediante la combinación de una sola hebra de ADN de trigo con el ADN del castaño americano. Powell, que ha trabajado en el proyecto durante más de 30 años, aisló un gen del trigo y lo apuntó por su capacidad para combatir el hongo del tizón. “Lo bueno de este gen es que contrarresta la forma en que el hongo ataca al árbol”, dice.
Powell explica que cuando el tizón infecta un árbol, comienza a producir ácidos y enzimas que funcionan en esos ácidos. El ácido principal que produce, conocido como ácido oxálico, es una toxina que mata las células vegetales. Luego, el hongo se alimenta de esas células muertas, formando una estructura llamada cancro que eventualmente rodea un árbol y mata todo lo que está por encima del punto de infección. “Lo que hará este gen [del trigo] es en realidad producir una enzima que desintoxica ese ácido. Lo descompone en peróxido de hidrógeno y dióxido de carbono, dos cosas que la planta usa de todos modos”, dice Powell. “Así que básicamente le estamos quitando el arma al hongo”. Los árboles modificados genéticamente, o transgénicos, se conocen como Darling 58 y son los primeros de su tipo. Y aunque los árboles nuevos aún pueden infectarse con la misma plaga del castaño que mató a sus primos hace más de un siglo, y potencialmente incluso sufrir daños leves, el árbol sobrevivirá.
Plantación de plántulas transgénicas en un huerto en Nueva York. Foto cortesía de la American Chestnut Foundation.
Debido al estado de Darling 58 como una planta genéticamente modificada, el siguiente paso para llevar los árboles a los bosques es un proceso regulatorio estricto a través del USDA, la EPA y la FDA. SUNY-ESF presentó una petición al USDA en 2020, buscando desregular los árboles para plantarlos en la naturaleza. Powell espera que este proceso concluya en algún momento de 2023. Mientras tanto, más de 2000 de las Darling se plantan en campos altamente regulados, con prohibición de florecer o esparcir polen en la naturaleza. Mientras esperan las regulaciones necesarias para plantar árboles en los bosques, el laboratorio de Powell y la American Chestnut Foundation están trabajando cruzando los árboles Darling con ADN de castaños silvestres, con la esperanza de crear árboles más fuertes que crezcan en todo el país.
De esta forma, aún con su estado funcionalmente extinguido, los castaños silvestres son de vital importancia en el proceso de restauración del castaño americano. Los árboles silvestres, prominentes en regiones con climas muy diferentes, desde Georgia hasta el sur de Canadá, tienen una diversidad adaptativa que les permite prosperar dentro de sus ecosistemas. “Darling 58 es un clon. No podemos restaurar el castaño americano ni ninguna otra especie con un clon”, dice Fitzsimmons. “El árbol no podría persistir en todo tipo de entornos. Digamos que tomo un castaño de Alabama y trato de plantarlo en Maine, al menos en este momento, ese árbol no sobreviviría”. Sin tolerancia adaptativa al frío, el castaño no sería viable en una región fría. Cruzar los árboles Darling 58 con castaños silvestres permite la diversidad que la especie necesitará para rejuvenecer en todo el país.
La fundación confía en personas apasionadas o científicos ciudadanos para encontrar materia de castaño americano silvestre que puedan usar en los programas de mejoramiento y biotecnología.
Y para los próximos pasos en el proceso de restauración, cuando llegue el momento de comenzar a introducir árboles resistentes al tizón en los bosques estadounidenses, el proceso no será más fácil que desarrollar el nuevo árbol. Pinchot señala posibles desafíos ecológicos en los próximos pasos para revitalizar la especie. “Necesitamos saber cuánta luz necesitan los árboles para crecer y qué tipos de tratamientos son apropiados para las castañas para estimular su crecimiento sin, de nuevo, dar una ventaja competitiva a otras especies. Ahí es donde realmente radican mis intereses de investigación”, dice ella. Los desafíos logísticos, como cultivar suficientes plántulas en viveros y luego transferirlas con éxito a los bosques, también son una prioridad. Al igual que los voluntarios que trabajan sobre el terreno, que serán parte integral de la plantación de decenas de millones de árboles.
“Se necesitará mucha gente, mucho dinero, mucha energía, mucho tiempo. Ya sabes, con los árboles, la naturaleza lo hace mucho mejor. Pero la naturaleza no puede hacer esto por sí sola, y vamos a tener que brindarle mucha ayuda”, dice Fitzsimmons. “Es realmente poético que esté ayudando a trabajar en un proyecto que mis antepasados comenzaron hace 100 años y que mi descendencia tardará otros 100 años más en terminar. Creo que hay algo realmente genial en eso”.
