Denník N

Skúsme upraviť fotosyntézu. Vedci hľadajú spôsoby, ako zvýšiť výnosy z plodín

Ilustračné foto – TASR/AP
Ilustračné foto – TASR/AP

Klimatické zmeny, ktoré znižujú výnosy z plodín na jednej strane a nárast počtu obyvateľov na Zemi na strane druhej, nútia uvažovať na tým, ako rastliny geneticky modifikovať tak, aby sme zvýšili ich výnosy a ľudstvo nehladovalo.

Na úvod zopár čísiel. V túto chvíľu žije na Zemi viac ako 7,3 miliardy ľudí. Najviac v Číne a Indii, spolu takmer 2,7 miliardy.

Odhaduje sa, že na konci storočia bude žiť na Zemi možno až 12 miliárd ľudí, píše Science. To znamená 12 miliárd „hladných krkov“.

Vedci predpokladajú, že do roku 2050 sa celosvetový dopyt po plodinách zvýši o 30 percent – ľudí bude veľa a aj obyvatelia rozvojových krajín, napríklad početnej Indie, budú bohatnúť a konzumovať stále viac lepších potravín.

K tomu pripočítajte klimatické zmeny, ktoré skrátia vegetačné obdobie.

Preto nám hrozí, že ak dramaticky nezvýšime výnos z plodín, ktoré pestujeme, už o niekoľko desaťročí sa môže stať, že dopyt po potravinách prevýši ponuku.

Snímka obrazovky (42)
Na Zemi žije stále viac ľudí, ale podiel chudobných sa znižuje. Percento ľudí vo svete, ktorí žijú v extrémnej chudobe (červená), percento ľudí vo svete, ktorí žijú v chudobe (žltá), percento ľudí vo svete, ktorí žijú za menej ako 1,25 dolára na deň (čierna). REPROFOTO – OurWorldInData.Org/Max Roser: (2015) World Poverty
Snímka obrazovky (43)
Ľudia, ktorí žijú v absolútnej chudobe (červená), ľudia, ktorí nežijú v absolútnej chudobe (modrá). REPROFOTO – OurWorldInData.Org/Max Roser: (2015) World Poverty

Rozšírenie polí nie je riešením

Otázkou je, ako k problému pristúpiť. Riešenie zrejme nebude to, že jednoducho vyklčujeme ďalšie lesy a pôdu využijeme na pestovanie poľnohospodárskych plodín. Viedlo by to k zničeniu dôležitých ekosystémov a k navýšeniu emisií skleníkových plynov do atmosféry.

Problémom je aj to, že plodinám, ktoré pestujeme na jedlo, čoraz viac konkuruje pestovanie takých plodín, z ktorých vyrábame biopalivá, uvádza Michael White z PSMag. Zdá sa teda, že záležitosť budeme musieť riešiť inak ako tak, že prosto rozšírime polia. Pracovať budeme musieť s pôdou, ktorú máme k dispozícii, ale oveľa efektívnejšie.

Pred dvomi rokmi zorganizoval biológ Donald Ort z univerzity v Illinois a jeho početný tím workshop, na ktorý pozvali svetových odborníkov na pestovanie rastlín. Svoj výstup zhrnuli minulý mesiac do článku, ktorý vytlačil prestížny časopis Proceedings of the National Academy of Sciences.

Odbočka k esencializmu

Navrhujú v ňom niekoľko metód, ako zvýšiť výnos z plodín, týkajú sa genetického inžinierstva. Prednedávnom sme napísali, že geneticky modifikované potraviny sú bezpečné, mnohí ľudia sa ich aj tak obávajú. Naša rezervovanosť či strach má často psychický pôvod, pramení napríklad z takzvaného esencializmu.

Preň sa ľudia domnievajú, že v hĺbke vecí tkvie akási esencia, ktorá z nich robí to, čím sú. Manipuláciu s ňou, v tomto prípade s DNA, považujeme za nežiaducu, pretože máme pocit, že vec ohrozujeme v jej samotnej podstate a meníme ju na niečo iné. Celé to tiež evokuje predstavu „hry na Boha“.

Esencializmus vedci testovali v desiatkach štúdií – fenomén napríklad vysvetľuje, prečo milujeme predmety po celebritách. Myslíme si totiž, že v nich utkvie niečo podstatné či esenciálne z nami milovaného herca alebo speváčky.

Zásahy do fotosyntézy

Ort a tím navrhujú netradičné riešenie, spočíva v zásahu do fotosyntézy. Ide o proces, pri ktorom rastlina premieňa energiu slnečného žiarenia na chemickú energiu, ktorú neskôr využíva na „pohon“ svojich aktivít.

Problémom fotosyntézy je podľa autorov, že je pomerne neefektívna. „Solárne panely, ktoré si dávame na strechy, majú účinnosť okolo 15 až 20 percent,“ hovorí Robert Blankenship z Washington University v St. Louis, spoluautor štúdie. „Rastlina má účinnosť najviac 1 percento,“ cituje Blankenshipa Phys.org.

Fotosyntéza je veľmi vzdialená od svojich biologických limitov. Autori preto navrhujú, že ideálny spôsob zvýšenia výnosov spočíva v tom, že využijeme biotechnológie na navýšenie jej účinnosti.

Zatiaľ však ide iba o hudbu budúcnosti. Všetky genetické modifikácie, ktoré dnes na rastlinách robíme, sú iba minimálne v porovnaní so zásahmi, ktoré sú potrebné na zmenu fotosyntézy, uvádza časopis PSMag.

Vedci však hľadia do budúcnosti a tvrdia, že vďaka inováciám biotechnológií sa za posledných niekoľko desaťročí podarilo zrealizovať plány, ktoré sa predtým zdali ako neuskutočniteľné. „Stojí za to, aby sme nasledovali kreatívne a radikálne nové nápady na úpravu fotosyntézy, pretože stratégie, ktoré sa nám teraz zdajú ako snové či vizionárske, môžu inšpirovať myslenie celkom novými smermi,“ povedal Ort pre PSMag.

Vedci vedia, že fotosyntéza nie je plne účinná za plného svetla – plodina vtedy absorbuje viac svetla, ako dokáže spracovať, a zbytočne mrhá energiu na to, aby sa vysporiadala so škodlivými vedľajšími produktmi, ktoré vytvárajú nadbytočné fotóny. Ort a tím navrhujú, aby sme do plodín dali zložky z iných organizmov, napríklad rias alebo niektorých baktérií, ktoré majú pri fotosyntéze vyššiu účinnosť.

„Múdra koruna“

Ďalším nástrojom na zvýšenie výnosov je to, čo nazvali ako „múdra koruna“ (smart canopy). Upravená plodina by vyzerala tak, že by na jej vrchole, čiže v „korune“ mali listy svetlejšiu farbu a boli vo vertikálnej polohe, zatiaľ čo listy nižšie, smerom k zemi, by boli tmavšie a viac vo vodorovnej polohe.

Aj tieto úpravy by mali viesť k lepšej účinnosti fotosyntézy. Ide o opak toho, ako dnes rastie väčšina plodín, píše magazín PSMag. Vedci uvádzajú, že tieto úpravy by vyžadovali masívne zásahy, ktoré v súčasnosti nedokážeme realizovať, informuje časopis.

Snímka obrazovky (44)
„Múdra koruna“ vpravo. REPROFOTO – Ort a tím (2015)

„Prekonanie týchto problémov bude vyžadovať obrovské investície do dlhodobých programov, čo sa však v súčasnosti nedeje, prinajmenšom v oblasti verejného sektora,“ poznamenáva Ort.

Geneticky modifikované potraviny nie sú jediný spôsob, ako zvýšiť výnos plodín, ale, ako poznamenáva Michael White z PSMag, „genetické inžinierstvo určite bude musieť byť súčasťou konverzácie“.

Dostupné z doi: 10.1073/pnas.1424031112.

🗳️ Ak chcete podporiť našu prácu pred druhým kolom volieb aj nad rámec predplatného, môžete to urobiť aj darom.🗳️

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].

Svet, Veda

Teraz najčítanejšie