Πώς το Crispr μπορεί να αλλάξει για πάντα τις αγροτικές καλλιέργειες

Χρειάστηκαν χιλιάδες χρόνια έως ότου ο άνθρωπος καταφέρει να καλλιεργήσει ντομάτες στη μορφή και το μέγεθος που τις ξέρουμε σήμερα. Τώρα όμως, με την επεξεργασία γονιδίων, οι επιστήμονες μπορούν να αλλάξουν τα πάντα -όχι μόνο στις ντομάτες, αλλά εν γένει στις αγροτικές καλλιέργειες.
Ο Zachary Lippman δεν είναι αγρότης -παρά το γεγονός ότι, ως έφηβος εργαζόταν σε φάρμα και μάλιστα με αγάπη για τη γη και τις καλλιέργειες. Είναι φυτικός βιολόγος στο Cold Spring Harbor Laboratory της Νέας Υόρκης, με εμπειρία στη γενετική και την ανάπτυξη. Στο θερμοκήπιό του καλλιεργεί ντομάτες, οι οποίες, σε συνθήκες ελεγχόμενης θερμοκρασίας και υγρασίας «υποβάλλονται» 14 ώρες ημερησίως σε διαδικασία φωτοσύνθεσης κάτω από λαμπτήρες νατρίου υψηλής πίεσης. Άλλες έχουν μόλις βγάλει τα πρώτα φύλλα τους, κάποιες έχουν ανοίξει τα κίτρινα άνθη τους, ενώ μερικές έχουν αρχίσει να βαραίνουν από τον κόκκινο ώριμο καρπό. Με τη διαφορά ότι αυτό δεν είναι ένα οποιοδήποτε θερμοκήπιο με

ντομάτες, καθώς το 90% των κηπευτικών είναι γενετικά τροποποιημένο με τη μέθοδο Crispr / Cas-9, το νέο «εργαλείο» επεξεργασίας γονιδίων, που σημαίνει ότι το θερμοκήπιο του Lippman βρίσκεται στο επίκεντρο μιας επανάστασης στη φυτική βιολογία που μπορεί να αλλάξει για πάντα όχι μόνο το μέλλον της ντομάτας, αλλά και πολλών άλλων καλλιεργειών.

Όπως η πλειοψηφία των επιστημόνων, έτσι και ο Lippman θεωρεί ότι τα γενετικά τροποποιημένα φυτά είναι ασφαλή για κατανάλωση, ωστόσο ξέρει ότι, δεν μοιράζονται όλοι την άποψη ότι η εν λόγω τεχνολογία είναι αβλαβής και ότι η συζήτηση γύρω από τη γενετική των βρώσιμων φυτών βρίσκεται σε κομβικό σημείο.Στο θερμοκήπιο υπάρχει μεταξύ άλλων, η ποικιλία της μεγαλόκαρπης ντομάτας γνωστή στις ΗΠΑ ως Large Fruited Fresh Market, που πωλείται στα σούπερμαρκετ, όπως και παραλλαγές της Physalis pruinosa, που μοιάζει με τα ντοματίνια και δίνει ένα μικρό, χυμώδες καρπό που τον αποκαλούν «ground cherry» (κεράσι της γης). Σύμφωνα με το Wired, η ντομάτα αυτή έχει ωραίο άρωμα και γεύση σχεδόν εξωτική, ισορροπημένη σε οξύτητα γλυκύτητα.

Οι γενετικά τροποποιημένες «διαγονιδιακές» καλλιέργειες (GM) όπως στο καλαμπόκι και τη σόγια έχουν διεισδύσει εδώ και πολλά χρόνια σε επεξεργασμένα τρόφιμα και ζωοτροφές. Το θέμα έχει πυροδοτήσει σοβαρές διαφωνίες και έχει διαιρέσει τους καταναλωτές σε όλο τον κόσμο, ενώ η «επανάσταση» του Crispr έχει αναζωπυρώσει ακόμη περαιτέρω τη συζήτηση.

Τα περισσότερα από τα φυτά που έχουν υποβληθεί σε γονιδιακή επεξεργασία μέχρι σήμερα έχουν δημιουργηθεί με εξουδετέρωση γονιδίων και όχι με την εισαγωγή γονιδίων από άλλα, άσχετα είδη, όπως εν γένει γινόταν με τη γενετική τροποποίηση πρώτης γενιάς, που είχε προκαλέσει αντιδράσεις (ακτιβιστές τα αποκαλούσαν Frankenfoods, τροφές - Φρανκενστάιν) και φόβους για τη μόλυνση του περιβάλλοντος. Ακριβώς επειδή πρόκειται για αφαίρεση και όχι προσθήκη, οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι αυτή η μορφή επεξεργασίας γονιδίων μιμείται τη διαδικασία των αγροτικά επαγόμενων μεταλλάξεων που εφαρμόζονται στην παραδοσιακή καλλιέργεια.

Αυτή η σημαντική διαφορά μπορεί να μην έχει προς το παρόν πείσει τους επικριτές, αλλά προφανώς έχει πείσει τις αμερικανικές ομοσπονδιακές ρυθμιστικές αρχές. Οι γονιδιακά επεξεργασμένες καλλιέργειες σόγιας και πατάτας αποτελούν πραγματικότητα και τον περασμένο Μάρτιο το Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ δήλωσε ότι οι καλλιέργειες που αναπτύσσονται με τις μεταλλαγμένες γονιδιακές μεταλλάξεις «δεν διαφέρουν» από την παραδοσιακού τύπου καλλιέργεια και «δεν απαιτούν εποπτεία ρυθμιστικής αρχής».

Το ζήτημα έχει πολύ σοβαρές παραμέτρους και αφορά το θεμελιώδες ερώτημα του κατά πόσο μπορεί η Γη να θρέψει 9 -10 δισεκατομμύρια ανθρώπους στο (άμεσο) μέλλον, τη στιγμή που καλούμαστε να διαχειριστούμε μία εποχή πρωτοφανούς κλιματικής αβεβαιότητας, παράλληλα με την ανάγκη για περισσότερο ανθεκτικές και θρεπτικές τροφές, αλλά και τις επιφυλάξεις των καταναλωτών για τη νέα τεχνολογία.



Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ήδη τη μέθοδο Crispr και συναφείς τεχνολογίες για την «νέα εποχή» της καλλιέργειας τροφίμων, όπως στις μεθόδους επεξεργασίας του σιταριού για την αφαίρεση της γλουτένης, την επεξεργασία των σπόρων σόγιας για την παραγωγή υψηλότερης ποιότητας ελαίου, την επεξεργασία του καλαμποκιού με στόχο την παραγωγή υψηλότερων αποδόσεων, την επεξεργασία της πατάτας για διατήρηση της φρεσκάδας σε μεγαλύτερη διάστημα, αλλά και την αφαίρεση των καρκινογόνων στοιχείων που αποβάλλει όταν τηγανίζεται.

Σε βιομηχανικά και ακαδημαϊκά εργαστήρια αναπτύσσονται νέα εργαλεία επεξεργασίας που θα έχουν καθοριστική επίδραση στα τρόφιμα. Ωστόσο, αυτή η νέα δύναμη μετασχηματισμού συμπίπτει με μια στιγμή κατά την οποία η γεωργική βιομηχανία ελέγχεται από εταιρείες κολοσσούς, οι οποίες διαθέτουν μεν τα κεφάλαια για να εφαρμόσουν τη νέα τεχνολογία, αλλά το ερώτημα που τίθεται είναι ποια κατεύθυνση θα επιλέξουν.

Η σόγια, οι πατάτες και το καλαμπόκι μπορεί να «εξαφανίζονται» στη δίνη της τροφικής αλυσίδας, όμως η ντομάτα παραμένει η «βασίλισσα της αγοράς» των κηπευτικών και το «κόσμημα» σε κάθε μικρό κήπο που επιμένει να παράγει τις δικές του ντομάτες.

Όσοι αγαπούν τις ντομάτες, πιθανώς δεν βλέπουν με καλό μάτι το Crispr, καθώς εκτιμούν ότι, οι εφαρμογές αυτές θα διαιωνίσουν τη θλιβερή γεύση (για την ακρίβεια, την έλλειψη γεύσης) που έχουν οι ντομάτες που προορίζονται για μαζική κατανάλωση. Η Harry Klee, ειδικός στη ντομάτα από το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, λέει -ειρωνικά, βεβαίως- ότι η τέλεια ντομάτα σύμφωνα με τη βιομηχανία είναι αυτή που ταιριάζει ακριβώς με το μέγεθος του χάμπουργκερ που πωλείται στα McDonald’s.

Οι μεταλλάξεις της ντομάτας στην προκολομβιανή Ισπανία

Η ιστορία της γεωργίας είναι γεμάτη μεταλλάξεις: «Φυσικές» μεταλλάξεις και τεχνητές μεταλλάξεις, αόρατες ύπουλες μεταλλάξεις και εμφανώς γκροτέσκες μεταλλάξεις, μεταλλάξεις που δημιουργήθηκαν πριν λίγους μήνες στο εργαστήριο Cold Spring Harbor και άλλες που προέκυψαν πριν από 10.000 χρόνια. Η λέξη «μετάλλαξη» έχει αρνητικό φορτίο. Όμως, η θεμελιώδης αρχή της αγροτικής καλλιέργειας είναι να επωφελείται από τη γενετική τροποποίηση, ανεξάρτητα από το αν η μετάλλαξη έρχεται από το φως του ήλιου, τις λάμπες στα θερμοκήπια ή το «ψαλίδι» του Crispr. Όπως λέει η Klee, «δεν υπάρχει ούτε μία σοδειά στον κόσμο που να μην είναι είναι δραστικά τροποποιημένη σε σχέση με αυτό που υπάρχει στην άγρια φύση».

Μία από τις πιο έντονες παιδικές αναμνήσεις του Zachary Lippman είναι να επισκέπτεται σε ηλικία 6 - 7 χρονών μία φάρμα κοντά στο πατρικό του για τις κολοκύθες του Χάλογουιν. Ήταν το ίδιο αγρόκτημα στο οποίο πήγαινε να δουλέψει λίγα χρόνια μετά τα καλοκαίρια. Όταν αποφοίτησε από το γυμνάσιο το 1996, αποφάσισε να ασχοληθεί με την αναπαραγωγή και τη γενετική φυτών, πρώτα στο Πανεπιστήμιο Cornell και στη συνέχεια στο Cold Spring Harbor, όπου πήρε το διδακτορικό του. Τώρα είναι ερευνητής του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes.

Στο γραφείο του Lippman ανάμεσα σε φακέλους με σπόρους, στους οποίους αναγράφεται το έτος και η ποικιλία και τις στοίβες με τα κουτιά και τις φωτογραφίες, βρίσκεται κορνιζαρισμένη μια μεγάλη reproduction, αντίγραφο από ένα βιβλίο του 16ου αιώνα του Pietro Andrea Mattioli, που θεωρείται η πιο παλιά έγχρωμη απεικόνιση της ντομάτας μετά την ισπανική κατάκτηση της Αμερικής. Για έναν γενετιστή όπως ο Lippman, η εκτύπωση Mattioli είναι ιδιαίτερα σημαντική καθώς αποτελεί σαφή απόδειξη ότι οι προκολομβιανοί πολιτισμοί ήξεραν καλά τη ντομάτα που έφεραν μαζί τους οι Ισπανοί, αφού είχαν μεταλλάξει τον μικρό καρπό του «άγριου φρούτου» στη γνωστή χορταστική εκδοχή του.

Μέχρι τη δεκαετία του 1930, οι γεωπόνοι βασικά βασίζονταν στις ίδιες τεχνικές με τους πρώτους καλλιεργητές ντομάτας στην Κεντρική Αμερική: Υπομονή μέχρι η φύση να δώσει μια χρήσιμη μετάλλαξη, εγρήγορση όταν αυτό επιτέλους συμβεί (για παράδειγμα, μετάλλαξη που δίνει μεγαλύτερους καρπούς) και εξυπνάδα για τη δημιουργία μιας νέας ποικιλίας με αυτό το χαρακτηριστικό επιλέγοντας τα μεταλλαγμένα στελέχη και αναπαράγοντας τα.

Με άλλα λόγια, η γεωργία πάντα αφορούσε τη μη φυσική επιλογή, δηλαδή την ανθρώπινη επιλογή που προκρίνει κάποιες μεταλλάξεις και απορρίπτει άλλες. Οι βιολόγοι επιτάχυναν αυτή τη διαδικασία τα χρόνια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, προκαλώντας σκόπιμα τυχαίες μεταλλάξεις στους σπόρους με τη χρήση χημικών, ακτίνων Χ και άλλων μορφών ακτινοβολίας. Αλλά ακόμα και έτσι, η διαδικασία ήταν αργή. Η εκλεκτική αναπαραγωγή ενός επιθυμητού χαρακτηριστικού μπορούσε πάρει ακόμη και μια δεκαετία.

Όλα αυτά άρχισαν να αλλάζουν το 2012, που χαρακτηρίζεται annus mirabilis για την ντομάτα. Τον Μάιο του ίδιου έτους, οι γενετιστές των φυτών κατέγραψαν το γονιδίωμα της ντομάτας -ολόκληρη την ακολουθία DNA του φυτού και τα 900 εκατομμύρια ζευγών βάσεων σε 12 χρωμοσώματα. Τον Ιούνιο, μια ομάδα με επικεφαλής την Jennifer Doudna στο UC του Berkeley δημοσίευσε την πρώτη έκθεση για τη νέα τεχνική γονιδιογράφησης γνωστή ως Crispr. Μετά από λίγο, στον ίδιο δρόμο βρέθηκε και μια ομάδα από το Broad Institute του MIT και του Χάρβαρντ. Στόχος των δύο ερευνών για το διάσημο φρούτο (για τη βοτανολογία η ντομάτα παραμένει φρούτο) ήταν να διαπιστωθεί εάν και κατά πόσο η νέα τεχνική είναι αποτελεσματική.