Es biólogo por la Universidad de Guadalajara y doctor en biología por la Universidad de California, Los Ángeles. Realizó estancias postdoctorales en la propia Universidad de California, en la Universidad de Sonora y en el Centro de Investigación Científica de Yucatán. Es Investigador Titular C en el Instituto de Investigaciones en Ecosistemas y Sustentabilidad (IIES), en Morelia, es miembro del Sistema Nacional de Investigadores (nivel 2) y forma parte del PRIDE (nivel D).

Su área de especialidad es la ecofisiología de plantas en proceso de domesticación, con énfasis en respuestas a distintos componentes del cambio global del ambiente y sus implicaciones en el sistema alimentario, incluyendo la cuestión social. Ha estudiado las respuestas de las plantas a temperaturas altas, a la sequía y al depósito de nitrógeno atmosférico antropogénico, así como algunos mecanismos fisiológicos que permiten el éxito ecológico de especies vegetales invasoras. Es autor de cerca ochenta trabajos académicos que han obtenido más de mil citas. Asimismo, su interés por la comunicación pública de la ciencia ha resultado en más de cien textos de divulgación. Ha dirigido tres tesis de doctorado, cuatro de maestría, diez de licenciatura e imparte cátedra sobre sus temas de especialidad en distintos programas de licenciatura y de posgrado. 

El doctor de la Barrera forma parte del comité editorial de la revista Conservation Physiology, formó parte del Consejo Consultivo Científico de la Comisión Intersecretarial de los Organismos Genéticamente Modificados, del Consejo Consultivo de la Comisión Intersecretarial de Cambio Climático del Estado de Michoacán y participó en el Consejo Técnico de la Comisión de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible del Congreso del Estado de Michoacán. Ha sido académico visitante en el Centro Rockefeller de Estudios Latinoamericanos y el Departamento de Biología Organísmica y Evolutiva de la Universidad Harvard, en la Escuela Luskin de Asuntos Públicos de la Universidad de California, Los Ángeles, el Instituto Internacional de Investigación en Política Alimentaria (IFPRI, por sus siglas en inglés) y el Instituto Tecnológico Federal de Suiza (ETH Zúrich). Es Senior Research Fellow del Centro de Investigaciones Tropicales (CTR), Instituto del Ambiente y Sostenibilidad, Universidad de California, Los Ángeles, y miembro fundador de la Sociedad Científica Mexicana de Ecología. Ha pertenecido a la Sociedad Botánica de México y a la Ecological Society of America, en la que encabezó el Capítulo de México. Ha sido galardonado con una Beca CONACYT de estudios de posgrado en el extranjero, una beca postdoctoral del Instituto para México y Estados Unidos de la Universidad de California (UCMEXUS), la beca “Antonio Madero” de la Fundación México en Harvard y fue seleccionado para participar en el Programa Regional Fulbright de la Red de Investigación Aplicada (NEXUS).

En la UNAM ha sido responsable del programa de seminarios institucionales del IIES, representante suplente ante el Consejo Académico del Área de Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud (CAABQyS), miembro de la Comisión Dictaminadora de la Escuela Nacional de Estudios Superiores, Unidad Morelia, ante el mismo CAABQyS. También ha fungido como Coordinador Editorial del IIES, representante de tutores del instituto ante el Comité Académico del Posgrado en Ciencias Biológicas y representante del personal académico del IIES ante su Consejo Interno. Asimismo, ha participado en numerosos procesos de admisión al Posgrado en Ciencias Biológicas, al Doctorado en Ciencias Biomédicas y a la Licenciatura en Ciencias Ambientales.