Comment l'IA peut aider à sauver le ketchup du changement climatique

Gardez votre Heinz. La dernière pénurie alimentaire qui se profile est susceptible d'inclure le ketchup, qui fait suite à la crise des croustilles de l'année dernière et fonctionne à la moutarde (en France, du moins). Trois étés de chaleur sans précédent dans les principales régions productrices de tomates du monde - l'Australie, l'Espagne et la vallée centrale de la Californie - ont entraîné une baisse précipitée des stocks de pâte de tomate, l'ingrédient clé du ketchup et d'autres condiments. Selon le Département de l'agriculture des Etats-Unis. Des précipitations record plus tôt cette année ont contribué à la sécheresse, mais elles ont également inondé les champs, obligeant les agriculteurs à reporter les semis, ce qui pourrait également entraîner une baisse des rendements cette année.

D'autres produits de base des épiceries devraient suivre le mouvement, car le changement climatique, entraîné par l'augmentation constante des émissions de combustibles fossiles, fait des ravages sur les cultures allant du maïs à l'huile de canola. Les impacts se répercuteront sur la chaîne d'approvisionnement de manière imprévisible, entraînant une hausse des prix et des pénuries non seulement de fruits et légumes sensibles aux conditions météorologiques, mais également d'articles qui semblent à peu près aussi éloignés de la nature qu'un Flamin 'Hot Cheeto l'est d'un champ de maïs. Alors que nos cultures de base pourraient éventuellement s'adapter à un climat plus chaud, l'évolution se déroule sur une échelle de temps totalement décalée par rapport aux demandes du marché. Si le ketchup, la sauce cocktail et la marinara pour pizza doivent répondre à la demande, la science va devoir intervenir pour accélérer les choses.

Les tomates prospèrent dans les fortes chaleurs, mais comme les humains, elles ont besoin de nuits fraîches pour se reposer, surtout lorsqu'elles sont en fleurs. Si les nuits chaudes d'une canicule durent plus de quelques jours, comme elles ont commencé à le faire dans les grandes régions productrices de tomates, les délicates fleurs jaunes se flétrissent sur la vigne, ainsi que tout espoir de fruits rouges juteux quelques semaines plus tard. Contrairement, par exemple, aux entreprises céréalières qui peuvent changer de fournisseur lorsque des pénuries de récoltes locales se profilent, la plupart des producteurs de produits à base de tomates ont des chaînes d'approvisionnement intégrées verticalement : ils fournissent leurs propres semences aux agriculteurs sous contrat qui cultivent selon leurs spécifications, puis transportent la récolte vers des installations de transformation à proximité. qui appartiennent aussi aux producteurs. La plupart de ces tomates sont transformées en pâte, un ingrédient de longue conservation sur lequel les entreprises de condiments dépendent pour maintenir la production même lorsque les fraîches sont hors saison. Mais trois ans plus tard, ces réserves commencent à s'épuiser. "Cette année va être critique", déclare Mariano Alvarez, biologiste de l'évolution et scientifique en chef chez Avalo, une société de biosciences basée en Caroline du Nord. "S'ils ne sont pas en mesure de créer une récolte saine, cela va être difficile pour quiconque utilise de la pâte de tomate dans ses produits."

Le temps bizarre a toujours été un défi dans l'agriculture, qu'il s'agisse de la vague de froid de fin de saison qui gèle les fruits sur la vigne ou d'une tempête intempestive qui aplatit le blé juste avant la récolte. Mais le changement climatique sape certaines des hypothèses de base sur lesquelles et quand nous cultivons nos cultures. Des rivières séculaires s'assèchent. Les gelées hivernales sévères sont de plus en plus rares, ce qui signifie que les parasites peuvent vivre et se multiplier pendant une autre année. Les vagues de chaleur arrivent plus tôt, restent plus longtemps et perturbent les cycles de fructification. La pluie tombe fort et vite, emportant les graines nouvellement plantées avant qu'elles n'aient la chance de prendre racine. Nos cultures de base n'ont pas été en mesure de suivre, sans parler des produits de luxe que nous en sommes venus à considérer comme des aliments de base : bananes, café, chocolat, vin, huile d'olive, truffes.

Nous devons soit nous adapter à la vie sans les cultures qui en valent la peine, soit adapter ces cultures à notre climat changeant. Des phytologues comme Alvarez travaillent sur ce dernier. Augmenter les enjeux et déménager vers un meilleur emplacement n'est pas toujours possible, dit Alvarez. "Pour beaucoup de [producteurs de tomates], la seule option est de modifier d'une manière ou d'une autre la biologie des plantes elles-mêmes." Alvarez essaie de faire exactement cela, en utilisant l'apprentissage automatique pour créer de nouveaux croisements mieux adaptés au réchauffement climatique. Il fait partie d'une cohorte croissante de scientifiques-agriculteurs qui s'appuient sur l'innovation dans les domaines de la robotique, de la chimie, du séquençage du génome, de l'extraction génétique et de l'intelligence artificielle pour concevoir des plantes pour un avenir climatiquement modifié.

Le 16 mai, une autre startup de bio-ingénierie basée en Caroline du Nord, appelée Pairwise, a lancé sur le marché américain les premières feuilles de salade au monde conçues par CRISPR, utilisant la technologie relativement nouvelle d'édition de gènes pour éliminer l'amertume des feuilles de moutarde riches en nutriments. Ils développent également une cerise sans noyau et une mûre sans pépins. Bien que leur objectif soit de rendre les fruits et légumes sains plus faciles à manger et plus appétissants, la technologie peut également être utilisée pour les aliments de base résistants au climat. Des scientifiques agricoles australiens ont utilisé le séquençage du génome pour identifier et amplifier les caractéristiques de tolérance à la chaleur chez les pois chiches, produisant un haricot riche en protéines qui non seulement survit, mais prospère, lorsque les températures dépassent 100 ° F. Une autre équipe de recherche à Édimbourg, en Écosse, travaille sur le développement d'une "super vache" grâce à l'édition de gènes qui est plus résistante au stress thermique et aux maladies, pour soutenir les populations vivant dans les pays du futur frappés par la sécheresse. Les scientifiques demandent maintenant l'autorisation de commercialiser le premier fruit génétiquement modifié d'Australie – une banane – qui a été conçu pour résister à un champignon mortel menaçant la production mondiale de bananes. (Les États-Unis autorisent déjà la vente de pommes, de papayes et d'ananas roses OGM.)

La version d'Alvarez de l'évolution assistée repose sur une stratégie plus simple. Au lieu d'utiliser la modification génétique, qui cible des gènes spécifiques, son équipe utilise des modèles d'apprentissage automatique pour rechercher des caractéristiques souhaitables, comme la sécheresse ou la tolérance à la chaleur, à la fois chez les plantes cultivées et chez leurs cousins ​​sauvages. Ensuite, un système de recommandation activé par l'IA suggère quels croisements pourraient produire les meilleurs résultats en termes de goût, de facilité de production et de résilience.

Les fraises des bois, par exemple, sont beaucoup plus résistantes à la sécheresse et à la chaleur que les mastodontes rubis disponibles dans la plupart des supermarchés aujourd'hui, mais elles sont petites et plus faciles à meurtrir, ce qui rend plus difficile l'expédition sur de longues distances. L'IA peut suggérer quelles souches de fraises des bois devraient être croisées avec des races domestiquées pour créer un successeur plus grand, plus savoureux et adapté au climat. Les horticulteurs pratiquent ce type de croisement depuis des siècles - c'est ainsi que nous avons obtenu la fraise domestiquée en premier lieu - mais l'IA élimine les essais et les erreurs, ce qui accélère le processus. Une fois qu'une race croisée potentielle est identifiée, les scientifiques se rendent dans la serre pour l'essayer, fertilisent manuellement les plantes, plantent les graines résultantes, puis attendent de voir ce qui se passe.

En plus de ses fraises, Alvarez a quelques croisements prédits par l'IA qui poussent dans la serre d'Avalo en Caroline du Nord : du riz tolérant à la sécheresse, du brocoli avec des feuilles plus douces et plus appétissantes (pour réduire le gaspillage alimentaire) et, bien sûr, des tomates résistantes à la chaleur. Le plus dur maintenant c'est l'attente. Alors que les ordinateurs peuvent accélérer le processus de sélection, la croissance est toujours dans le calendrier de la nature. « Nous ne pouvons pas faire fleurir les plantes et suivre ce cycle de développement plus rapidement. La meilleure chose que nous puissions faire maintenant est de produire de nouvelles variétés en quelques années », explique Alvarez, au lieu des 7 à 10 ans qu'il faudrait pour le procédé le plus classique. Les ordinateurs peuvent peut-être accélérer l'évolution, mais ce n'est pas encore assez rapide pour conserver du ketchup pour la saison des barbecues d'été, ou de la sauce tomate pour les spaghettis et les boulettes de viande de l'hiver prochain. "Si les gens peuvent s'accrocher pendant les prochaines années, je pense qu'il y a de très bonnes chances que nous puissions construire quelque chose de beaucoup plus résistant au climat", déclare Alvarez. "En attendant, nous n'avons qu'à espérer de bonnes pluies et des étés frais." Pas seulement pour sécuriser l'approvisionnement en ketchup, mais pour le bien de tous nos condiments.

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