Bioinżynieria – czy nowe odmiany roślin uchronią świat przed głodem?
Klimat jest coraz cieplejszy, a susze i powodzie rujnują uprawy i windują ceny żywności. Ponad 700 mln ludzi na świecie regularnie doświadcza głodu, a do 2050 r. ziemska populacja ma wzrosnąć do 10 mld. Bioinżynieria to pomysł na zmianę rolnictwa, tak aby było bardziej efektywne i odporne na anomalia pogodowe, zapewniając przyszłym pokoleniom bezpieczeństwo żywnościowe. W czym tkwi haczyk?
Co to jest bioinżynieria?
Pod pojęciem bioinżynierii ogólnie rozumie się zastosowanie zasad i procesów inżynieryjnych do ulepszenia technologii medycznych, rolniczych, energetycznych i innych. W odniesieniu do uprawy roślin żywieniowych chodzi zwykle o rozwój nowych i modyfikację istniejących gatunków i odmian, tak aby były bardziej płodne oraz odporne na choroby, szkodniki, przymrozki, niedostatek wody i jej nadmiar.
Jak to wygląda? W najprostszej postaci mowa o krzyżowaniu odmian o pożądanych cechach i przywracaniu tych tradycyjnych, nierzadko bardziej odpornych i wartościowych pod względem odżywczym. Bardziej ambitne technologie wykorzystują jednak także manipulacje genetyczne w celu zmiany cech i procesów zachodzących w organizmach roślinnych. Już od lat 90 wdraża się genetyczną inżynierię (GE) głównie dla upraw wykorzystywanych do dalszego przetwórstwa: soi, kukurydzy, rzepaku czy bawełny.
W ostatnich latach dynamicznie rozwija się jednak również tzw. edycja genomu, czyli zaawansowana i ukierunkowana zmiana sekwencji DNA polegająca na precyzyjnym usuwaniu, dodawaniu lub modyfikacji jego fragmentów. W rezultacie eliminuje się ryzyko typowe dla prób i błędów tradycyjnego krzyżowania odmian, a czas oczekiwania na wyniki zasadniczo się skraca.
Modyfikowana kukurydza jest bardziej płodna i odporna na niesprzyjające warunki pogodowe, fot. alexlucru123/envato
Jak to działa? Sukcesy bioinżynierii
W 2023 r. zespół naukowców z Nowej Zelandii i Hiszpanii działający w ramach programu Hot Climate ogłosił opracowanie nowej odmiany jabłka o nazwie Tutti. Jest ono idealnie czerwone, słodkie i kruche, a co najważniejsze rozwija się nawet w temperaturze przekraczającej 40°C, która jest zmorą większości sadowników.
Pięć lat wcześniej amerykańscy naukowcy wyizolowali gen AtGRXS17 z rzodkiewnika pospolitego, niewielkiej rośliny należącej do rodziny kapustowatych, która zaskakująco dobrze znosi suszę. Gdy dodano go do genomu pomidorów i zaprzestano podlewania otrzymanych sadzonek przez okres 10 dni, rośliny nadal były witalne i produkowały owoce. Dla porównania sadzonki niemodyfikowane dawno już w okresie zwiędły. Na podobnej zasadzie udało wykorzystać pojedynczy gen FaPG1 do produkcji bardziej mięsistych truskawek, lepiej zatrzymujących wodę w owocach.
W 2018 r. w USA i Kanadzie oficjalnie zaakceptowano nową odmianę ryżu, nazwaną złotą. Prace nad nią trwały od lat 90 ubiegłego stulecia, a głównym celem było zwiększenie zawartości beta-karotenu w jadalnych ziarnach. Związek ów jest prekursorem witaminy A, której brakuje w codziennej diecie wielu regionów świata. Ryż złoty ma 23 razy więcej beta-karotenu niż ten zwykły i może pomóc wyrównywać niedobory żywieniowe w biedniejszych krajach.
Udało się już również zwiększyć poziom białka w kukurydzy i zmniejszyć poziom uczulającego glutenu w pszenicy. Uzyskano też jęczmień i melony bardziej odporne na zabójcze wirusy mozaiki. Możliwości wydają się praktycznie nieograniczone.
Tabela przedstawiająca kierunki modyfikacji roślin uprawnych w ramach bioinżynierii; opracowanie własne
Czy żywność modyfikowana genetycznie jest bezpieczna?
Hasło „żywność modyfikowana genetycznie” od lat już wywołuje ogromne kontrowersje, a wielu ludzi chętnie sięga w sklepie po produkty oznakowane „bez GMO”. Strach ów wynika z rozpowszechnianych przed media i niektóre organizacji tez o szkodliwości nowych odmian pozyskanych metodą bioinżynierii. Czy rzeczywiście jest się czego bać?
Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (FDA) oficjalnie zapewnia, że żywność modyfikowana jest absolutnie zdatna do konsumpcji i musi spełniać wszystkie wymogi bezpieczeństwa określone w przemyśle spożywczym. Nie ma żadnych naukowych dowodów, aby była ona bardziej toksyczna lub wywoływała więcej alergii niż tradycyjna żywność. Nie stwierdzono też jak dotąd żadnych negatywnych długoterminowych skutków spożycia produktów roślinnych pochodzących z upraw poddanych inżynierii genetycznej.
Parlament Europejski wydał w 2024 r. oficjalne stanowisko na temat roślin uzyskanych dzięki nowym technologiom genomowym (NGT). Wynika z niego, że uzyskane odmiany zapewniają bezpieczeństwo porównywalne do tradycyjnej żywności i powinny być wyjęte spoza surowych norm dotyczycących dopuszczanie do obrotu produktów spożywczych z GMO.
Można wręcz pokusić się o stwierdzenie, że podobnie jak w przypadku ruchu antyszczepionkowego, społecznych strach przez GMO i NGT wynika z braku rzetelnej wiedzy i zrozumienia istoty bioinżynierii. Geny wprowadzane i usuwane z genomu roślin są jak najbardziej naturalne i pochodzą zwykle z innych gatunków – jest to więc po prostu sposób bardziej precyzyjnego krzyżowania odmian, które prowadzi się na świecie od wieków. Warto dodać, że w 2016 r. 107 laureatów Nagrody Nobla wysłało do organizacji Greenpeace otwarty list apelujący o zaprzestanie negatywnej kampanii wobec żywności modyfikowanej genetycznie, w szczególności złotego ryżu.
Uprawa ryżu jest bardzo wrażliwa na susze i upały, fot. rahmadhimawan_photography/envato
Dlaczego bioinżynieria jest tak ważna?
Emisje gazów cieplarnianych na świecie wciąż są zbyt wysokie, napędzając zmianę klimatu. Każdy rok przynosi nowe rekordy ciepła, a wraz z nimi pojawiają się doniesienia o problemach w uprawie. Już dziś mówi się o czarnych perspektywach dla kukurydzy, pszenicy i ryżu, a więc podstawowych składników światowej diety. Naukowcy ostrzegają, że 1°C więcej oznacza 10% straty w uprawie ryżu na świecie i 6,4% straty w uprawie pszenicy.
Susze i fale upałów negatywnie wpływają też na uprawę kapusty, ziemniaków, winogron, bananów, pomidorów, kassawy, kakao, kawy i soi. Niestety, zatrzymać zmianę klimatu jest trudno, a zdaniem niektórych wręcz niemożliwe, zwłaszcza w obliczu politycznego denializmu. Nowe, bardziej odporne odmiany roślin mogą być więc jedyną szansą na zagwarantowanie światu bezpieczeństwa żywnościowego.
Opublikowany: 21 maja, 2025
- „What is bioengineering?” McKinsey & Company, https://www.mckinsey.com/featured-insights/mckinsey-explainers/what-is-bioengineering, 29/04/2025;
- „Can scientists make fruits and veggies resilient to climate change?” Amanda Heidt, https://www.sciencenews.org/article/climate-change-crops-food-supply, 29/04/2025;
- “Understanding New Plant Varieties” FDA, https://www.fda.gov/food/food-new-plant-varieties/understanding-new-plant-varieties, 29/04/2025;
- “New plant breeding techniques to boost resilience of food system” European Parliament, https://www.europarl.europa.eu/topics/en/article/20240125STO17062/new-plant-breeding-techniques-to-boost-resilience-of-food-system, 29/04/2025;
- “Crop bioengineering via gene editing: reshaping the future of agriculture” Mohamed Atia i in., https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10944814/, 29/04/2025;
- “Bioengineering strategy for protection from plant pathogens could help support global food security” Diamond Light Source, https://phys.org/news/2024-08-bioengineering-strategy-pathogens-global-food.html, 29/04/2025;
- “Expression of a monothiol glutaredoxin, AtGRXS17, in tomato (Solanum lycopersicum) enhances drought tolerance” Qingyu Wu i in., https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28780355/, 29/04/2025;
