Micotoxinas y cambio climático: ¿está preparada la agroindustria para su impacto?

Explora cómo el cambio climático impacta la ocurrencia de micotoxinas y qué medidas debe tomar la agroindustria.

Dr. Rui Alexandre Gonçalves

Experto en acuicultura y micotoxinas
Email: [email protected]

El Sexto Informe de Evaluación del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático es inequívoco al afirmar que, como resultado de la actividad antropogénica:

El clima de la Tierra está experimentando cambios globales adversos.

Estos cambios se caracterizan por cambios en:

  • Temperatura.
  • Precipitaciones.
  • Concentraciones atmosféricas de CO2.

Se prevé que el calentamiento global afecte a una amplia gama de industrias.

Las repercusiones previstas en los cultivos de todo el mundo son graves y afectan no solo a la seguridad alimentaria, al reducir el rendimiento y, por tanto, la disponibilidad de los cultivos, sino también a su inocuidad.

En este escenario, las micotoxinas son consideradas por muchos expertos como el peligro más importante para la seguridad alimentaria como consecuencia directa del cambio climático.

Gases de efecto invernadero y calentamiento global

Las emisiones antropogénicas de gases de efecto invernadero (GEI) han alcanzado máximos históricos. Estos gases son el resultado de actividades humanas como:

  • Combustión de combustibles fósiles.
  • Deforestación (CO2).
  • Agricultura y ganadería (CH4).
  • El uso de fertilizantes nitrogenados (N2O).

Las concentraciones atmosféricas de dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O) han aumentado considerablemente en la atmósfera.

Estos gases se consideran las principales fuentes de contaminación detrás del calentamiento global, ya que absorben y reemiten radiación infrarroja a través del efecto invernadero, un proceso que aumenta la retención de calor en la atmósfera de la Tierra.

Al absorber la energía solar, la superficie terrestre emite calor en forma de radiación infrarroja de onda larga.

Las moléculas de CO2, CH4 y N2O, debido a sus estructuras moleculares, absorben eficazmente esta radiación y la reemiten en todas direcciones, incluso hacia la superficie terrestre.

Este proceso amplifica el efecto invernadero, provocando un aumento neto de las temperaturas de la superficie.

Además, la eficacia de estos gases para provocar el calentamiento global depende de su potencial de calentamiento global (PCG) y de su vida útil en la atmósfera.

El metano, por ejemplo, tiene un PCA aproximadamente 25 veces superior al del CO2 en un periodo de 100 años, mientras que el N2O tiene un PCA aproximadamente 300 veces superior al del CO2.

A pesar de sus bajas concentraciones, estos gases contribuyen enormemente al el efecto invernadero.

Sin embargo, la larga vida atmosférica del CO2, que se prolonga durante siglos, lo convierte en el principal impulsor del calentamiento a largo plazo.

¿Qué se puede esperar?

El cambio climático se caracteriza generalmente por cambios en la temperatura, los regímenes de precipitaciones y las concentraciones atmosféricas de CO2.

Sin embargo, en nuestro contexto, es crucial evaluar cuantitativamente las proyecciones específicas de estos cambios y su impacto en la eficiencia y la calidad de la producción de cultivos, especialmente en relación con la ocurrencia de micotoxinas.

La modelización climática depende en gran medida de los escenarios para sus proyecciones y los informes bibliográficos arrojan conclusiones ligeramente diferentes. Sin embargo, de forma genérica hay consenso sobre los siguientes cambios:

CONCENTRACIONES DE CO2

Se prevé un aumento de las CONCENTRACIONES DE CO2 a menos que se realicen importantes esfuerzos de mitigación a escala mundial.

Las proyecciones actuales, basadas en distintos escenarios de emisiones, sugieren que las concentraciones de CO2 podrían superar las 900 partes por millón (ppm) en el año 2100.

Este escenario supone que no habrá una reducción significativa del uso de combustibles fósiles ni de la deforestación, lo que provocará un aumento continuado de las emisiones de gases de efecto invernadero.

En el mejor de los casos, una política de mitigación agresiva, estima que las concentraciones de CO2 podrían alcanzar un máximo de alrededor de 450-500 ppm antes de estabilizarse o disminuir en 2100.

TEMPERATURA

Se prevé que la TEMPERATURA aumente a un ritmo medio de 0,03 °C al año.

Los modelos climáticos indican que, a finales del siglo XXI, las temperaturas podrían aumentar entre 2 y 5 °C, sobre todo durante los máximos diarios extremos que antes se daban una vez cada 20 años.

Los mayores aumentos de temperatura se prevén en tierra firme, especialmente en las regiones septentrionales de latitudes altas.

  • En el sur de Europa, las temperaturas podrían aumentar entre 4 y 5 °C, con sequías prolongadas que reducirían el rendimiento de los cultivos.
  • Europa occidental y atlántica podrían registrar aumentos de entre 2,5 y 3,5 °C, acompañados de veranos más secos y calurosos.
  • Europa Central podría experimentar un aumento de entre 3 y 4 ºC, junto con más precipitaciones e inundaciones, lo que podría afectar negativamente al rendimiento de los cultivos, aunque la prolongación de los periodos vegetativos podría ofrecer algunas ventajas.
  • En el norte de Europa, un aumento de la temperatura de 3-4,5°C, junto con un incremento de las precipitaciones del 30-40%.

PATRONES DE PRECIPITACIÓN

Se prevé que cambien los PATRONES DE PRECIPITACIÓN.

  • Se prevén aumentos en determinadas regiones, como las latitudes altas, las zonas tropicales y durante el invierno en las latitudes medias septentrionales.
  • Se prevén descensos en regiones como el sur de Europa, el Mediterráneo, Europa Central, partes de Norteamérica, Centroamérica, México, el noreste de Brasil y el sur de África.
  • Además, es probable que aumente la frecuencia de las precipitaciones extremas, lo que podría provocar inundaciones o sequías más intensas en determinadas regiones y estaciones agrícolas.

HUMEDAD ATMOSFÉRICA Y DEL SUELO

LA HUMEDAD ATMOSFÉRICA Y DEL SUELO se verán afectadas por los cambios de temperatura y precipitaciones, ambos a través de alteraciones en la evapotranspiración.

  • Por cada 1 °C de aumento de la temperatura, se prevé que el contenido de humedad atmosférica aumente aproximadamente un 7%.
  • Se prevé que los niveles anuales de humedad del suelo disminuyan en regiones como el Mediterráneo y los subtrópicos, mientras que aumentarán en zonas como África Oriental, Asia Central y otras que registran mayores precipitaciones.

Estos cambios en las variables climáticas afectarán directamente al desarrollo de los cultivos, las infecciones fúngicas y la formación de micotoxinas.

¿Cómo pueden afectar estos cambios a la ocurrencia de micotoxinas en los cultivos?

La ocurrencia de micotoxinas está influenciada por una serie de factores, entre los que se incluyen:

  • Condiciones climáticas.
  • Retos relacionados con las plantas y el almacenamiento.
  • Factores no infecciosos, como la biodisponibilidad de los (micro)nutrientes y los daños causados por los insectos.

Todos estos elementos pueden verse afectados directa e indirectamente por el cambio climático.

En consecuencia, existe un consenso entre los investigadores en que el cambio climático influirá inevitablemente en los niveles de micotoxinas de forma parcialmente predecible, lo que será el tema principal de este artículo. Sin embargo, algunos factores siguen siendo inherentemente impredecibles.

Además, el cambio climático afectará a las especies fúngicas y a su capacidad para producir micotoxinas. Por lo tanto, en determinados escenarios, también puede preverse teóricamente una disminución del riesgo de micotoxinas.

Efecto del cambio climático en la distribución fúngica

Es muy importante recordar al público que las condiciones óptimas para el crecimiento no son siempre las mismas que para la producción de micotoxinas.

El aumento de las temperaturas provocará un incremento general de los hongos micotoxigénicos adaptados a temperaturas más elevadas, como las especies de Aspergillus productoras de aflatoxinas.

Por ejemplo, las previsiones sugieren que, en el próximo siglo, en escenarios de aumentos de temperatura de 2 °C y 5 °C, Aspergillus flavus podría surgir como un problema importante de seguridad alimentaria en el maíz en regiones como el centro y el sur de España, el sur de Italia, Grecia, el noreste y el sureste de Portugal, Bulgaria, Albania, Chipre y Turquía.

Las proyecciones suponen que, en los próximos 100 años, A. flavus podría superar a A. carbonarius, y que las aflatoxinas supondrían un riesgo mayor que la ocratoxina A (OTA).

Actualmente, ya se están registrando cambios en la distribución de los hongos y se están observando cambios en los hongos micotoxigénicos relacionados con el cambio climático.

La alteración de los patrones climáticos fue evidente durante las temporadas de verano de 2003, 2004 y 2012 en Italia, donde las condiciones prolongadas de sequía y calor (superiores a 35 °C) provocaron brotes de Aspergillus flavus en los cultivos, una situación que antes era poco común.

Esta especie superó a la especie Fusarium, más prevalente, lo que provocó un aumento de la contaminación por fumonisinas y de los niveles de aflatoxina B1 (AFB1).

En Francia, durante el año excepcionalmente cálido y seco de 2015, se aisló A. flavus de muestras de maíz con una notable prevalencia del 69%.

No obstante, los cultivos modernos suelen ser muy resistentes a la infección por A. flavus y a la posterior contaminación por AFs, a menos que las condiciones ambientales favorezcan el crecimiento del hongo y la susceptibilidad del cultivo.

Por tanto, aunque parece claro que el aumento de la temperatura puede provocar un cambio en la prevalencia de hongos, puede que no esté directamente correlacionado con un aumento de la producción de micotoxinas y otros factores, como las mejoras en la genética de los cultivos, son algo que aún no se ha tenido en cuenta en los modelos de predicción.

Efectos del cambio climático en la ocurrencia de micotoxinas

Entre las micotoxinas que plantean riesgos significativos para las personas y los animales -como las aflatoxinas, los tricotecenos, las fumonisinas, la zearalenona, la ocratoxina A y los alcaloides del cornezuelo del centeno (CAST, 2003)-, las aflatoxinas destacan por su elevada toxicidad.

Existen numerosas investigaciones centradas en cómo el cambio climático puede influir en los niveles de aflatoxinas en entornos agrícolas.

Las aflatoxinas son producidas en diversos cultivos por varias especies de Aspergillus, principalmente A. flavus y A. parasiticus, que pueden prosperar en condiciones extremas de calentamiento climático debido a sus elevados rangos óptimos de temperatura.

Las investigaciones indican que la temperatura óptima para la producción de aflatoxinas por A. flavus oscila entre 24 y 30 °C, y algunos estudios señalan una temperatura óptima superior de 32 °C en granos de arroz.

Además, existe una correlación positiva entre la contaminación por aflatoxinas y las precipitaciones, como demostraron los científicos, que descubrieron que las mayores precipitaciones en ciertas regiones del sur de Texas provocaban una contaminación por aflatoxinas más frecuente en comparación con las zonas con menores precipitaciones.

Además, el aumento de la actividad del agua (aw) aumenta la producción de aflatoxinas, con estudios que muestran un aumento continuo de las aflatoxinas a niveles de aw entre 0,82 y 0,92.

Los análisis transcriptómicos revelaron que la biosíntesis de aflatoxina B1 por A. flavus es más pronunciada con una aw de 0,99 frente a 0,93.

Como ya se ha mencionado en relación con la distribución de los hongos, actualmente ya se observa un aumento de la producción de AF debido al cambio climático.

  • En Italia y Serbia se detectaron niveles elevados de aflatoxinas en el maíz utilizado para la alimentación animal entre 2003 y 2016, atribuidos a condiciones climáticas extremas, como sequías graves y altas temperaturas estivales.
  • Un estudio realizado en Rumanía entre 2012 y 2015 puso de manifiesto una contaminación significativa durante los años secos de 2012 y 2013, sobre todo en las regiones secas de Moldavia, la Llanura Meridional y Dobrogea.
  • El aumento de las precipitaciones se ha relacionado con mayores niveles de aflatoxina B1, como demuestran los hallazgos en el sudeste, este y centro de Asia en 2017 y en la India durante 2006-2007.

Efectos del cambio climático más allá del campo

Se prevé que el aumento de la variabilidad climática eleve el riesgo de acumulación de micotoxinas, afectando tanto a los cultivos en el campo como a los almacenados tras la cosecha, incluso en instalaciones de almacenamiento comerciales y tradicionales.

Este mayor riesgo de producción de aflatoxinas y ocratoxinas en los alimentos puede deberse a unas condiciones de almacenamiento y transporte deficientes cuando se cambia de zona climática.

Además, las plagas en los silos de almacenamiento podrían proliferar más rápidamente debido a las temperaturas más altas, generando un aumento del agua metabólica.

La presencia de condensación y de bolsas húmedas puede dar lugar al desarrollo de moho, lo que puede provocar una mayor contaminación con micotoxinas, como la ocratoxina A, las aflatoxinas y los tricotecenos, en el grano húmedo.

CONCLUSIONES

Se ha reconocido que el cambio climático es un importante motivo de preocupación en lo que respecta a la aparición de micotoxinas. Sin embargo, siguen existiendo notables lagunas de conocimiento, que en algunos casos conducen a generalizaciones.

Los datos indican que es probable que el cambio climático afecte negativamente a los cultivos en todo el mundo, reduciendo las zonas de cultivo adecuadas y aumentando el riesgo de contaminación por micotoxinas.

  • En algunas regiones, el aumento de las temperaturas puede hacer inviable la producción de cultivos, mientras que en las zonas donde aún es posible cultivar, las plantas se enfrentarán a condiciones climáticas subóptimas que aumentarán su vulnerabilidad a la contaminación fúngica.
  • Además, se espera que los climas más cálidos favorezcan a las especies termotolerantes, lo que se traduce en una mayor prevalencia de especies de Aspergillus en comparación con Penicillium.

No obstante, también deben tenerse en cuenta los cambios fenológicos en la producción de cultivos y, en consecuencia, su interacción con los hongos patógenos micotoxigénicos en escenarios de cambio climático influirá aún más en los niveles de contaminación con una micotoxina específica.

Aunque la investigación sobre este tema ha aumentado considerablemente en los últimos años, aún quedan por resolver varias cuestiones fundamentales:

  • ¿En qué escenarios de cambio climático cambiarán las pautas de producción de micotoxinas?
  • ¿Las micotoxinas que actualmente se consideran secundarias serán más frecuentes y significativas en el futuro?
  • ¿Qué pasará con las micotoxinas enmascaradas?
  • ¿Seguirán siendo eficaces las actuales estrategias de control y mitigación para combatir estas amenazas cambiantes?
  • ¿ Deberían los países revisar sus recomendaciones de seguridad relativas a la exposición a las micotoxinas, en particular las que se centran en las micotoxinas predominantes en la actualidad?
  • ¿Qué micotoxinas nuevas/emergentes deberían tenerse en cuenta?

Está claro que ya estamos experimentando los efectos del cambio climático, pues se están detectando cambios en los patrones de aparición de micotoxinas.

Esto plantea una cuestión importante:

¿Son las partes interesadas de la industria y los gobiernos suficientemente conscientes de estos cambios y poseen los conocimientos y herramientas necesarios para identificar y abordar estos nuevos retos?

A medida que avanzamos hacia un futuro caracterizado por la imprevisibilidad, resulta más esencial que nunca reforzar y adaptar los sistemas de gestión de Buenas Prácticas Agrícolas (BPA) y Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control (APPCC).

Estas prácticas deben adaptarse a las nuevas realidades para minimizar la contaminación por micotoxinas, especialmente a medida que los cambios y las fluctuaciones medioambientales se convierten en la norma.

Las amenazas que plantean estas cuestiones son especialmente importantes para los actuales operadores mundiales del mercado agroalimentario, incluidos países como Brasil y Argentina, así como partes de Asia, entre ellas China e India. Estas regiones y algunas zonas de África se consideran puntos calientes de los efectos del cambio climático. Por lo tanto, desde el punto de vista de la seguridad alimentaria, abordar estas cuestiones es crucial para hacer predicciones más precisas sobre los efectos del cambio climático en la producción de micotoxinas y, en última instancia, en la seguridad alimentaria.

Referencias

Ángel Medina, Alicia Rodríguez, Naresh Magan, Climate change and mycotoxigenic fungi: impacts on mycotoxin production, Current Opinion in Food Science, Volume 5, 2015, 99-104.

Angel Medina, Asya Akbar, Alaa Baazeem, Alicia Rodriguez, Naresh Magan, Climate change, food security and mycotoxins: Do we know enough?, Fungal Biology Reviews, Volume 31, Issue 3, 2017, 143-154.

Angel Medina, Chapter 22 – Emerging mycotoxin risks due to climate change. What to expect in the coming decade?, Editor(s): Michael E. Knowles, Lucia E. Anelich, Alan R. Boobis, Bert Popping, Present Knowledge in Food Safety, Academic Press, 2023, 309-314.

Ángel Medina, Jesús M González-Jartín, María J Sainz, Impact of global warming on mycotoxins, Current Opinion in Food Science, Volume 18, 2017, 76-81.

Antonio Moretti, Michelangelo Pascale, Antonio F. Logrieco, Mycotoxin risks under a climate change scenario in Europe, Trends in Food Science & Technology, Volume 84, 2019, 38-40.

Carla Cervini, Naoreen Naz, Carol Verheecke-Vaessen, Angel Medina, Impact of predicted climate change environmental conditions on the growth of Fusarium asiaticum strains and mycotoxins production on a wheat-based matrix, International Journal of Food Microbiology, Volume 416, 2024.

IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the IPCC.

IPCC: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Geneva, Switzerland: Intergovernmental panel on Climate Change (IPCC); 2014.

Lobell, D. B., Schlenker, W., & Costa-Roberts, J. (2011). Climate trends and global crop production since 1980. Science, 333(6042), 616–620.

National Aeronautics and Space Administration (NASA). (2021). Carbon Dioxide Levels.

Nikolett Baranyi, Sándor Kocsubé, János Varga, Aflatoxins: Climate change and biodegradation, Current Opinion in Food Science, Volume 5, 2015, 60-66.

Pamela Anelli, Miriam Haidukowski, Massimo Ferrara, Asli Kisikkaya, Ceyda Pembeci, Hayrettin Ozer, Giuseppina Mulè, Martina Loi, Antonio Moretti, Antonia Susca, Monitoring fungi and mycotoxin potential in pistachio nuts of Turkish origin: A snap-shot for climate change scenario, Fungal Biology, 2024.

Patchimaporn Udomkun, Alexander Nimo Wiredu, Marcus Nagle, Ranajit Bandyopadhyay, Joachim Müller, Bernard Vanlauwe, Mycotoxins in Sub Saharan Africa: Present situation, socio-economic impact, awareness, and outlook, Food Control, Volume 72, Part A, 2017, 110-122.

R.R.M. Paterson, N. Lima, Further mycotoxin effects from climate change, Food ResearchInternational, Volume 44, Issue 9, 2011, 2555-2566.

Raupach, M. R., Marland, G., Ciais, P., et al. (2007). Global and regional drivers of accelerating CO2 emissions. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(24), 10288–10293.

Rhea Sanjiv Chhaya, John O'Brien, Enda Cummins, Feed to fork risk assessment of mycotoxins under climate change influences – recent developments, Trends in Food Science & Technology, Volume 126, 2022, 126-141.

Rhea Sanjiv Chhaya, Rajat Nag, Enda Cummins, Quantitative risk ranking of mycotoxins in milk under climate change scenarios, Environmental Research, Volume 245, 2024. United Nations Environment Programme (UNEP). (2021). Emissions Gap Report 2021.

Prevención de micotoxicosis
Registro