Článek
Čtete ukázku z newsletteru TechMIX, ve kterém Pavel Kasík a Matouš Lázňovský každou středu přinášejí hned několik komentářů a postřehů ze světa vědy a nových technologií. Pokud vás TechMIX zaujme, přihlaste se k jeho odběru!
Krajina se znovu zelená a na polích vyráží další generace hybridů. Velká část dnes pěstovaných rostlin jsou totiž kříženci dvou různých odrůd.
Takoví kříženci bývají velmi robustní, odolní a také výnosní. Jev někdy nazývaný z řečtiny pocházejícím výrazem heteroze a jindy jako „hybridní vitalita“ nemá sice podrobné vědecké vysvětlení, ale je nepopiratelný. Jedna rozšířená hypotéza říká, že prospěšné verze genů od jednoho z rodičů převládají nad slabými, recesivními geny od druhého rodiče.
Vytvořit takové křížence není vždy jednoduché. Například při opylování rýže používají velké americké společnosti malé vrtulníky, jejichž rotory rozfoukávají pyl z jedné řady rostlin do druhé. Vynaložené úsilí ovšem stojí za to. Vývoj hybridních odrůd zvýšil výnosy některých plodin až o 50 % a dodal jim další cenné vlastnosti, například vyšší odolnost vůči suchu. Tento postup lze však použít pouze u některých druhů. Například u pšenice nejsou výsledky takové jako u jiných plodin.
Navíc se hybridní osivo musí produkovat znovu a znovu. Nejlepší vlastnosti má první generace kříženců, další už nejsou tak vitální. Osivo se tedy nedá přechovávat z roku na rok, musí se pokaždé vyprodukovat (a koupit) nové. To je dobré možná pro piloty vrtulníků na americkém jihu, kteří mají na část roku práci jistou, a také pro velké výrobce osiva, kteří mají jistotu odbytu, ale pro nikoho jiného.
Nešlo by to samo od sebe?
Šlechtitelé již dlouho sní o jednodušším a efektivnějším způsobu vytváření hybridních semen. Inspirací pro ně byla existence rostlin, které mohou produkovat životaschopná semena i bez opylení. O jejich existenci vědí už od první poloviny 19. století. Později byl celý proces popsán přesněji pod mikroskopem a dostal se do učebnic jako tzv. apomixie (řecky „bez míchání“).
O apomixii se mluví, když má sice rostlina vlastní pohlavní orgány, ovšem ve skutečnosti je nepoužívá. Když vytvoří semena, ta nejsou genetickým mixem z materiálu dvou rodičů, ale z genetického hlediska přesnou kopií matky. Dnes už víme o několika stovkách rostlinných druhů, které pohlavní rozmnožování umí takto obejít.
Pokud by vědci dokázali geneticky upravit plodiny tak, aby se rozmnožovaly pomocí apomixie, vytvořit první hybridní generaci by bylo stále pracné. Potom by se ale mohlo hybridní potomstvo množit mnohem jednodušeji.
Někteří vědci už s rozvojem genetického inženýrství na konci 20. století začali věřit, že dokážou tento proces napodobit. Plán byl identifikovat geny, které za apomixií stojí, a „přesadit“ je do důležitých zemědělských plodin. Tím by vznikla linie klonů, které se obejdou bez (z hlediska zemědělců nežádoucího) míchání genů. Rostliny by byly v každé generaci přesně stejné a přesně takové, jako je zemědělci chtějí mít.
Nešlo ovšem o žádnou významnou výzkumnou prioritu a pokrok byl pomalý. V roce 2009 se podařilo určit trojici genů, které je nutné „vypnout“, aby rostliny zapomněly na pohlavní rozmnožování, u huseníčku polního. Což je ovšem rostlina, jejíž důležitost pro člověka spočívá pouze v tom, že slouží k vědeckým pokusům. Až v roce 2016 se totéž podařilo u rýže.
To byla ale jen část skládanky. Zároveň bylo nutné „zapnout“ tvorbu funkčních semen. Poprvé se to podařilo opět u huseníčku v roce 2002. V roce 2015 se pak podařilo najít u jednoho druhu trávy gen se stejnou funkcí, díky kterému stejnou schopnost získala i rýže a kukuřice. Teď šlo o to, všechny procesy spojit v jedné jediné rostlině.
Cesta genetickou oklikou
Z technického hlediska by bylo nejjednodušší proces napodobit a vložit nutné geny do nějaké důležité plodiny a čekat, co z toho vzejde. To má ovšem pořádný hák: To, o čem se mluví, je genetická modifikace – a výsledkem procesu by tedy byla GM či GMO plodina. Ta by možná mohla dobře bujet v laboratoři, ale na polích by v dohledné době ve většině světa prostě růst nemohla. A to jednoduše proto, že v Evropě, ale také v Číně a do značné míry i v USA by ji nikdo nechtěl. Zvláště pokud by šlo o plodinu určenou přímo pro lidskou spotřebu.
Odborníci, kteří se pokouší vytvořit věčně vitální odrůdy, se proto rozhodli najít způsob, jak této schopnosti dosáhnout přímo v daných plodinách a vyhnout se legálním bariérám okolo genetické modifikace. Úspěchu nakonec dosáhla skupina, která původně měla jiné cíle. V roce 2019 tým vedený Venkatesanem Sundaresanem z Kalifornské univerzity v časopise Nature oznámil, že se mu podařilo vytvořit rostliny rýže, které se mohou rozmnožovat klonálně – první případ uměle navozené apomixie u zemědělské plodiny.
Nutných úprav v rostlinách muselo být provedeno několik a bylo je zapotřebí trochu „vyladit“. Zprvu byla například pouze třetina semen klonovaných, zbytek vznikl opylením, a obsahoval tedy nežádoucí DNA. V prosinci 2022 skupina zveřejnila další práci, ve které své rostliny dotáhla k tomu, aby produkovaly více než 95 procent semen klonovaných. Kdo má zájem, může si posloužit podrobnějším popisem v nedávném čísle časopisu Science.
Skupiny po celém světě pracují na vývoji apomiktických odrůd čiroku, rajčat, vojtěšky a dalších plodin. V této oblasti je cítit „vzrušení“, řekla právě pro Science Mary Gehringová, molekulární bioložka z Whiteheadova institutu a Massachusettského technologického institutu, která se zabývá vývojem apomiktických rostlin.
Ještě pár let? Nebo nikdy?
Byť výzkum rýže je v této oblasti nejdále, na obrátkách také nabírá výzkum dalších plodin. Anna Koltunow z University of Queensland vyvíjí apomiktické odrůdy čiroku a hrachu, důležitých plodin pro zemědělce v subsaharské Africe. V říjnu 2022 zahájila se svým týmem v Austrálii polní pokusy s upraveným čirokem. Nejméně deset skupin v Číně také pracuje na apomiktických odrůdách zelí, rajčat, vojtěšky a dalších zeleninových a pícních plodin.
Technologie bude připravena ke komerčnímu využití až za několik let. Vědci sami přiznávají, že všem aspektům jevu a jeho praktickým důsledkům nerozumí. Výrobci osiva ovšem této problematice věnují značnou pozornost.
Přesto se najde řada skeptiků, kteří už teď říkají, že „klonovací“ plodiny nemusí uspět na trhu – tak jako neuspěly geneticky modifikované plodiny. Skeptici říkají, že některé země, zejména v Asii, které se brání geneticky modifikovaným potravinám, možná nebudou chtít apomiktickou rýži dovážet.
Optimisté říkají, že odpor se podaří překonat: Při produkci těchto rostlin nebyly použity stejné techniky jako u GMO rostlin, ale pouze tzv. editace genů s pomocí metody známé jako CRISPR. Ta už se používá v klinických zkouškách v lidské medicíně a přístup k ní je minimálně v části světa jiný než ke genetickým modifikacím. V EU tomu tak ovšem není.
Pěstování GMO rostlin je v Unii sice povoleno, ale pouze pokud Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) provede přísné posouzení rizik pěstování jednotlivých plodin. V současné době se v EU pěstuje pouze jediná geneticky modifikovaná plodina, kukuřice firmy Monsanto MON 810, která je odolná vůči jednomu konkrétnímu hmyzímu škůdci (zavíječi). Složitá pravidla omezují i výzkum těchto biotechnologií.
Největším problémem je několik let starý rozsudek Soudního dvora EU, podle něhož rostliny získané pomocí moderních metod editování genomu – jako CRISPR, který byl použit u apomiktické rýže – jsou GMO. Argument, že jde vlastně jen o extrémně urychlené křížení a nejde o vkládání nepůvodních genů do organismu, u soudu nenašel pochopení.
V poslední době třeba i Evropská komise mluví o „znovuotevření“ debaty, situace se ovšem zatím nijak nezměnila. Odpor veřejnosti je pořád značný. Velká část veřejnosti je stále přesvědčena, že genetické úpravy jsou prostě nepřirozené.
Neplatí to jenom v EU, ale třeba v USA, kde se s nimi lze v zemědělství zcela běžně setkat. Zhruba 94 % sóji pěstované ve Spojených státech je geneticky modifikováno. Platí to i o více než 90 % veškeré kukuřice, řepky a cukrové řepy. Přesto spotřebitelé GMO rozhodně nechtějí.
Trh s produkty, které mají certifikát „bez GMO“, se od roku 2010 zvětšil více než 70krát. V roce 2010 měl velikost 350 milionů dolarů, v roce 2018 už to bylo podle NY Times 26 miliard dolarů. Téměř polovina všech amerických zákazníků tvrdí, že se snaží potraviny s označením GMO nekupovat.
Více než 90 % dotazovaných Američanů pak chce, aby byly takové potraviny alespoň označeny, když ne rovnou regulovány. Podle jiné studie jsou američtí spotřebitelé ochotni zaplatit zhruba o 20 % více, aby se GMO potravinám vyhnuli. A to vše v zemi, kde GMO pokrývají zhruba 40 % z celkové oseté plochy.
Pro malé farmáře?
I když je tedy důvodů k pesimismu více než dost, v určitém ohledu by mohl vpád apomiktických klonů na pole rozklížit názorovou koalici proti GMO. Technologie by totiž mohla za určitých podmínek jít proti zájmům velkých firem jako Monsanto, které jsou trnem v oku nejen ekologickým aktivistům.
Za tři desetiletí od zavedení GMO se jich na polích objevilo jen pár a prakticky všechny jsou z dílen velkého agrobyznysu. Jednoznačně přitom vede právě Monsanto. GMO plodiny jsou čistě komerční záležitost, koncovým uživatelům žádné přímé výhody neposkytují.
Příkladem může být první GMO odrůda Monsanta uvedená na trh v roce 1996. Bylo to sója odolná vůči glyfosátu, účinné složce herbicidu RoundUp. To umožnilo hojně postřikovat pole a hubit plevel bez poškození samotné sóji. Zároveň je to samozřejmě komerčně připoutalo k Monsantu, protože zemědělci od něj museli kupovat jak osivo, tak i postřik.
Z obchodního hlediska byl tento nápad úspěšný. Do roku 2003 ovládlo kukuřičné a sójové osivo RoundUp Ready trh a společnost Monsanto se stala největším výrobcem geneticky modifikovaných osiv. Více než 90 % všech světových GMO plodin pochází od ní.
Dodejme, že firma se stala obětí vlastního úspěchu. Zvýšení spotřeby RoundUpu, který v kombinaci s GMO skutečně výrazně omezil množství plevele (tedy všech jiných rostlin a na ně navázaných živočichů) na ošetřovaných plochách, vyvolalo odpor nejen ekologických aktivistů. RoundUp udělal společnosti u veřejnosti špatné jméno a v EU firma zatím jen těsně uniká jeho zákazu (má prodlouženou licenci do konce roku 2023, ovšem jen proto, že se zatím nenašla vhodná náhrada).
Špatné renomé Monsantu přinesl i přístup společnosti k zemědělcům v USA. Ti museli podepisovat velmi omezující smlouvy, aby mohli patentovaná semena používat a které firma agresivně stíhala. V jednu chvíli měla v USA 75členný tým, který se zabýval výhradně vyšetřováním zemědělců podezřelých z toho, že si schovávají osivo z jednoho roku na druhý. Společnost je pak žalovala za porušování předpisů o duševním vlastnictví.
Apomiktická technologie má potenciál omezit byznys a vliv velkých zemědělských společností. V principu by si totiž zemědělci mohli osivo na další léta pěstovat sami, nemuseli by si ho každý rok kupovat. Dala by se prezentovat jako krok směrem k podpoře menších zemědělců a zvýšení jejich soběstačnosti.
Alespoň tedy teoreticky. Praktickou otázkou je, kdo se za takto upravené plodiny vlastně postaví? Monsanto to asi nebude. Některé ekologické organizace svůj postoj k této problematice v posledních letech potichu měnily, ale budou chtít riskovat hněv veřejnosti? A stejná obava platí i v případě státu – proč by podporoval něco, co většině občanů nevoní.
Byť se často o nových technologiích mluví, jako by byly nevyhnutelné, modifikované plodiny jsou dobrým příkladem. Prosadit se nemusí, ani když o výhodách a přínosech není sporu. Velmi záleží na tom, komu vlastně co přináší.
V plné verzi newsletteru TechMIX toho najdete ještě mnohem víc. Přihlaste se k odběru a budete ho dostávat každou středu přímo do své e-mailové schránky.
Aktualizace: Článek dostal 26.5. nový titulek a úvod.
