Ciencia y Agricultura Ancestral para Enfrentar la Roya del Café en Sistemas Agroforestales
Si te consideras un verdadero entusiasta del café, es probable que prefieras moler tus propios granos, verificar el origen de tu bebida o incluso tostarla tú mismo para lograr el mejor perfil en taza. Este tipo de café es conocido como café de especialidad y proviene, principalmente, de la especie Coffea arabica. Esta especie es la fuente del café de mayor calidad, y los cultivos ubicados en altitudes más elevadas suelen aportar notas más complejas y exóticas a esa bebida matutina que tanto valoramos.
Sin embargo, este ritual cotidiano es solo la superficie de una historia mucho más profunda. Detrás de esta bebida ancestral se encuentra un proceso que puede durar al menos cinco años, encabezado por pequeños productores que trabajan bajo esquemas agroforestales. Se estima que existen cerca de 25 millones de pequeños productores de café en todo el mundo, responsables de hasta el 80 % de la producción global (International Coffee Organization [ICO], 2020). En México, más de 500 mil familias dependen directamente de esta actividad, especialmente en regiones como Chiapas, Oaxaca y Veracruz (CEDRSSA, 2020). Los sistemas agroforestales, donde el café crece bajo sombra y en convivencia con ecosistemas naturales, son un pilar tanto para la biodiversidad como para el sustento económico de estas comunidades.
No obstante, en la última década, estos sistemas de producción han sido fuertemente impactados por un enemigo silencioso que se ha extendido en regiones donde antes no existía: la roya del café (Figura 1).
Roya del café, el retorno de un reto que creíamos superado
La roya del café, provocada por el hongo Hemileia vastatrix, es considerada la enfermedad más devastadora para los cafetales a nivel mundial. Su impacto económico es alarmante, con pérdidas estimadas en alrededor de mil millones de dólares anuales (ICO, 2020). Aunque durante décadas se logró controlar mediante el desarrollo de variedades resistentes como el Híbrido de Timor y sus derivados, las condiciones climáticas actuales y la aparición de cepas más agresivas han intensificado la crisis, incluso en regiones donde la roya era poco común o en cultivos anteriormente considerados resistentes (Avelino et al., 2015; McCook, 2006).
De no implementarse medidas eficaces, la producción de café bajo sistemas agroforestales podría disminuir hasta en un 50 % para el año 2050, afectando de forma dramática la seguridad económica de millones de familias y provocando pérdidas irreparables de biodiversidad (Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC], 2024).
Fotografias de plantas de cafe afectadas por la roya
Figura 1. Fotografías de cultivos agroforestales endémicos de Coffea arabica infectados con roya del café. Fotografías tomadas en los campos agroforestales de Jaltenango, Chiapas, en la comunidad Plan de la Libertad. Cortesía de Káapeh México.
Pero este fenómeno no es nuevo. A finales del siglo XIX, la roya ya había devastado las plantaciones de Sri Lanka (entonces conocida como Ceilán), lo que provocó un cambio radical en la producción hacia América Latina (McCook, 2006). Hoy, el cambio climático y la capacidad de adaptación del hongo vuelven a poner en jaque la sostenibilidad del café, especialmente bajo esquemas agroforestales, que son los más amigables con el medio ambiente. Este escenario nos obliga a preguntarnos: ¿el cambio climático es responsable del aumento en los brotes de roya?
El impacto del cambio climático en el desarrollo de la roya del café
Investigaciones recientes indican que el cambio climático ha favorecido la expansión y virulencia de la roya. Desde principios del siglo XXI, las fluctuaciones en la temperatura y la precipitación han creado condiciones propicias para que el hongo se propague en países como Colombia, Brasil y México (Masson-Delmotte et al., 2021; Guerrero-Parra et al., 2022). En algunas regiones, estas condiciones han provocado pérdidas de hasta el 75 %, lo cual ha llevado a científicos de todo el mundo a explorar con mayor profundidad la relación entre clima y roya (Ennis, 2019).
Un estudio publicado en 2024 destaca cómo el incremento de la temperatura media global y los patrones irregulares de lluvias han acelerado la expansión de la roya en zonas donde antes no prosperaba, afectando gravemente a productores locales (Avelino et al., 2024). De acuerdo con el más reciente informe del IPCC, se espera que el aumento en la frecuencia e intensidad de eventos climáticos extremos siga impulsando la propagación de plagas y enfermedades en cultivos de alto valor, como el café (Masson-Delmotte et al., 2024).
La ciencia en acción: una convivencia sostenible
La crisis actual ha estimulado investigaciones avanzadas en genómica y transcriptómica para comprender mejor la interacción entre H. vastatrix y C. arabica. El uso de tecnologías de secuenciación de nueva generación ha permitido identificar interacciones moleculares que podrían ser clave para desarrollar variedades más resistentes, y para comprender cómo factores ambientales y genéticos influyen en la progresión de la roya (Neves Porto et al., 2019; Toniutti et al., 2017). En investigaciones recientes, se ha observado que los cafetales cultivados bajo sombra presentan mayor tolerancia a la sequía y a la roya, lo que subraya el potencial de los sistemas agroforestales como una solución sostenible y escalable (Guerrero-Parra et al., 2024).
Algunos especialistas, al igual que Káapeh México, han propuesto un enfoque disruptivo: no buscar erradicar la roya, sino aprender a convivir con ella, como ocurre con muchas relaciones simbióticas en la naturaleza. Este cambio de paradigma reduce la dependencia de químicos, fomenta la regeneración de los suelos y ayuda a conservar la biodiversidad en las zonas cafetaleras (Libert-Amico & Paz-Pellat, 2018).
De la crisis a la solución: la contribución de Káapeh México en la lucha contra la roya
En respuesta a este desafío, nació Káapeh México, una organización orgullosamente mexicana, sin fines de lucro, que apuesta por una visión innovadora, integrando ciencia y saberes ancestrales para fortalecer a los pequeños productores de México frente a la roya del café y hacer más sostenibles y rentables sus cultivos.
Una de las herramientas centrales desarrolladas por Káapeh México son kits de monitoreo de bajo costo, que permiten evaluar la salud del suelo en tiempo real mediante el uso de inteligencia artificial y datos satelitales. Esta tecnología ayuda a los productores a detectar condiciones favorables para la aparición de la roya y tomar decisiones informadas para prevenir su avance (Torres Castillo et al., 2020). A largo plazo, esta información será fundamental para construir modelos predictivos que faciliten una gestión anticipada de enfermedades, así como para diseñar políticas públicas agrícolas más eficaces, adaptadas al contexto de cada región cafetalera, en colaboración con gobiernos y organismos internacionales.
Además, Káapeh México ofrece talleres presenciales especializados, en los que capacita a los productores en el uso de biofertilizantes, control de plagas sin agroquímicos y otras prácticas sostenibles que fortalecen la resiliencia natural de las plantas a través del manejo del suelo y la nutrición de los cultivos. Esta combinación de tecnología accesible y formación continua permite construir un modelo replicable en otras comunidades, contribuyendo a enfrentar la roya desde múltiples frentes (MIT Technology Review, 2024).
¿Qué podemos aprender del combate a la roya del café?
La roya del café es solo un reflejo de los retos profundos que enfrenta la agricultura global ante el cambio climático. La solución no se limita al uso de químicos sintéticos, agricultura intensiva o cultivos modificados genéticamente. Se necesita un enfoque integral que preserve la biodiversidad de los ecotipos del café, impulse prácticas sostenibles entre los pequeños productores y aproveche el poder de la tecnología para generar información valiosa.
Construir modelos de resiliencia es clave para que las comunidades cafetaleras puedan adaptarse al cambio climático y asegurar el futuro del café en América Latina. Así, también protegemos el legado cultural, ambiental y social de esta bebida que acompaña nuestros días, y que tiene el poder de transformar territorios.
Bibliografía:
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- Torres Castillo, N. E., et al. (2020). Impact of climate change and early development of coffee rust – An overview of control strategies to preserve organic cultivars in Mexico. Science of The Total Environment, 738, 140225. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32806380/
- Toniutti, L., et al. (2017). Influence of environmental conditions and genetic background of Arabica coffee (C. arabica L) on leaf rust (Hemileia vastatrix) pathogenesis. Frontiers in Plant Science, 8, 5712408. https://www.frontiersin.org/journals/plant-science/articles/10.3389/fpls.2017.02025/full
Por: Nora Esther Torres Castillo
Estudiante de Doctorado en Biotecnología
Escuela de Ingeniería y Ciencias, Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey
Contacto: A00815989@tec.mx
Beyond the Coffee Cup
Science and Ancestral Agriculture to Fight Against Coffee Rust in Agroforestry Crops
If you consider yourself a coffee enthusiast, you likely prefer grinding your beans, researching the origin of your coffee, or even roasting it yourself to achieve the best cup profile. This type of coffee is known as a specialty coffee, primarily derived from the species Coffea arabica. This species is the source of quality coffee, with higher altitudes imparting more exotic notes and flavors in that cherished morning cup.
Yet, this ritual is just the tip of the iceberg. Behind this ancestral beverage lies a process lasting at least five years, led by small-scale coffee producers operating within agroforestry systems. How much do smallholders impact this production? There are around 25 million small-scale coffee producers worldwide, representing up to 80% of the global output (International Coffee Organization [ICO], 2020). In Mexico, over 500,000 families depend on this activity, particularly in regions like Chiapas, Oaxaca, and Veracruz (CEDRSSA, 2020). Agroforestry systems, where coffee grows harmoniously with natural ecosystems, are a cornerstone for biodiversity and economic support in these areas.
However, in the past decade, production under agroforestry schemes has been drastically impacted, and a silent invader has proliferated in regions where it was previously absent: Coffee Rust (Figure 1).
Coffee rust, the return of a challenge we thought was overcome
Coffee rust, caused by the fungus Hemileia vastatrix, is the most devastating disease for coffee plantations worldwide. Its impact on the global economy is severe, with an estimated one billion dollars in annual losses (International Coffee Organization [ICO], 2020). Although the fungus was controlled for decades with the development of resistant varieties like the Timor Hybrid and its derivatives, current climatic conditions and the emergence of more aggressive strains have exacerbated the crisis in regions where coffee rust was previously uncommon or in varieties that were once resistant (Avelino et al., 2015; McCook, 2006).
Without effective mitigation measures, agroforestry coffee production could decline by as much as 50% by 2050, dramatically affecting millions of families' economic security and causing irreparable biodiversity losses (Intergovernmental Panel on Climate Change [IPCC], 2024).
Photographs of coffee plants affected by rust
Figure 1. Photos of endemic agroforestry crops of Coffea arabica infected with Coffee Rust. The Photos were taken in Jaltenango, Chiapas agroforestry fields, in the Plan de la Libertad community, courtesy of Káapeh México.
But this is not something new. Historically, in the 19th century, coffee rust devastated plantations in Sri Lanka (then known as Ceylon), prompting a shift in production to Latin America (McCook, 2006). Today, climate change and fungus resilience again challenge the sustainability of coffee, particularly in agroforestry systems, the most eco-friendly production model. This scenario raises a critical question: Is climate change responsible for this increase in coffee rust outbreaks?
The Impact of Climate Change on Coffee Rust Development
Recent studies indicate that climate change has facilitated the spread and virulence of coffee rust. Since the early 21st century, temperature and precipitation fluctuations have created favorable conditions for the fungus to spread in countries such as Colombia, Brazil, and Mexico (Masson-Delmotte et al., 2021; Guerrero-Parra et al., 2022). These changes have caused up to 75% losses in some regions (Ennis, 2019), compelling scientists to investigate the connection between climate and coffee rust.
A 2024 study highlights how the increase in global average temperature and irregular precipitation patterns have accelerated the spread of rust in regions where it previously did not thrive, severely impacting local coffee growers (Avelino et al., 2024). According to a 2024 IPCC report, the increase in extreme weather events will continue to encourage the proliferation of pests and diseases in high-value crops, as seen with coffee (Masson-Delmotte et al., 2024).
Science in Action: A Sustainable Coexistence
The current crisis has driven research in genomics and transcriptomics better to understand the relationship between H. vastatrix and Coffea arabica. Next-generation sequencing has enabled scientists to identify molecular interactions that could help develop more resilient crops, exploring how environmental and genetic factors influence rust progression (Neves Porto et al., 2019; Toniutti et al., 2017). Researchers in 2024 have found that coffee plants cultivated under shade exhibit outstanding resistance to drought and rust, highlighting the potential of agroforestry systems as a sustainable, scalable solution (Guerrero-Parra et al., 2024).
Some experts propose that instead of eradicating rust, the goal should be coexistence, as with other symbiotic relationships in nature. This paradigm shift reduces chemical dependency and promotes soil regeneration, helping conserve biodiversity in coffee-growing regions (Libert-Amico & Paz-Pellat, 2018).
From Crisis to Solution: Káapeh México's Contribution to the Fight Against Rust
In response to this challenge, the NGO Káapeh México was established to implement an innovative approach that combines science and ancestral agriculture. This model allows small producers in Chiapas to effectively combat coffee rust, improving the sustainability and profitability of their crops.
A key element of Káapeh México is the development of low-cost monitoring kits that, using artificial intelligence and satellite data, help assess soil health in real-time, thus enabling farmers to quickly identify conditions that favor rust and make informed decisions to mitigate its impact (Torres Castillo et al., 2020). In the long term, these data will contribute to predictive models that facilitate disease prevention rather than focusing solely on treating already-infected crops. These data could also support the formulation of more effective agricultural policies tailored to the specific context of each coffee-growing region, fostering collaboration with governments and international organizations.
Additionally, Káapeh México conducts specialized in-person workshops, training producers in sustainable practices such as biofertilizers and chemical-free pest control, thereby strengthening the natural resilience of plants through soil and crop nutrition. This combination of accessible technology and continuous training creates a replicable model in the fight against rust (MIT Technology Review, 2024).
What can we learn from the fight against coffee rust
Coffee rust reflects the profound global challenges that agriculture faces in the context of climate change. The solution goes beyond relying on synthetic chemicals, intensive agriculture, or genetic engineering to create resistant crops; it requires a comprehensive approach that preserves coffee ecotypes' biodiversity, supports sustainable practices among small producers, and leverages technology to generate valuable information. It is essential to develop resilience models that enable coffee-growing communities to adapt to climate change and secure the future of coffee in Latin America, thus protecting the cultural and environmental heritage of this beverage that is part of our daily lives.
Acknowledgment
This work was partially funded by the National Council of Science and Technology of Mexico (CONACyT) and the Tecnológico de Monterrey through the scholarship awarded to the author, Nora E. Torres Castillo (CVU: 968656). This article was written solely by the author, who assumes full responsibility for its original content. ChatGPT was only used for format and style review without affecting the presented data's content, analysis, or interpretation. The information provided in this article may only be distributed for informational purposes.
Bibliography
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By: Nora Esther Torres Castillo
Estudiante de Doctorado en Biotecnología
School of Engineering and Sciences, Tecnológico de Monterrey, Monterrey Campus
Mail: A00815989@tec.mx