Geny, které potěší i ekology

Geneticky modifikované plodiny jsou většinou ekologickým aktivistům trnem v oku. V okamžiku, kdy se na trhu objeví odrůdy, které mohou snížit emise skleníkových plynů stejnou měrou jako celosvětové zastavení provozu všech letadel, však nejspíš změní názor.Geneticky modifikované plodiny jsou většinou ekologickým aktivistům trnem v oku. V okamžiku, kdy se na trhu objeví odrůdy, které mohou snížit emise skleníkových plynů stejnou měrou jako celosvětové zastavení provozu všech letadel, však nejspíš změní názor.

Při projížďce mezi venkovskými poli se na první pohled může zdát, že zemědělství do krajiny patří a vše vypadá svěže zeleně. Jenže pravda je trochu někde jinde – intenzivní zemědělská výroba příliš ekologická není. Například na produkci skleníkových plynů se podílí dokonce vyšší měrou něž všechny dopravní prostředky na celé planetě. Největší problémy tu však nevytváří oxid uhličitý, ale oxidy dusíku.

Většina moderních plodin k vysokým výnosům potřebuje značné dávky dusíkatých hnojiv, ze kterých se uvolňuje oxid dusný. Sice se ho do ovzduší dostane jen malá část, nicméně oxid dusný si to bohatě vynahrazuje tím, že je opravdu účinným skleníkovým plynem.

Vzdušný pro všechny

„Řešením by byly geneticky modifikované plodiny, které by dokázaly dávat dobré výnosy i při minimálním hnojení dusíkem,“ říká Eric Rey, generální ředitel kalifornské biotechnologické společnosti Arcadia, který je zároveň členem ekologického sdružení Sierra Club. Jeho největší snahou je, aby přesvědčil ekologické aktivisty, že biotechnologie mohou přinést výsledky, které zemědělství učiní více šetrným k životnímu prostředí. „V současnosti se například pracuje na výzkumu, který by většinu plodin naučil využívat vzdušný dusík.“
Tuto schopnost mají vrozenou bobovité rostliny, tedy sója, hrách nebo jetel a vojtěška, jež spolupracují s půdními bakteriemi. Ty v jejich kořenech vytvářejí zduřelé komůrky (hlízky), ve kterých výměnou za anorganické látky, vodu a cukry vyrábějí pro rostlinu čpavek. „Dánští vědci chtějí genetickou modifikací docílit toho, aby tuto schopnost převzaly přímo rostliny a zbavily se tak závislosti na bakteriích,“ dodává Rey. „Zatím se jim to povedlo právě u bobovitých, nicméně v plánu se o stejný cíl se snaží i u brambor a tabáku.“

Nebezpečná výhoda

Velké biotechnologické firmy se však v současnosti zaměřují na jiné „ekologické“ modifikace. Středem jejich zájmu se stala odolnost vůči suchu a vysoké salinitě (slanosti). „Snaží se tak reagovat na hrozbu globálního oteplování,“ říká Rey. Rostliny odolné vůči nepříznivým podmínkám zároveň přinesou farmářům vyšší zisky, protože sníží nebezpečí špatné úrody.
Výhody jsou však vyváženy i určitým rizikem. Ekologové se nejvíce obávají toho, že odolnost vůči suchu umožní rostlinám, aby se rozšířily i na místa, kde se v současnosti nacházejí velmi křehké divoké ekosystémy.

„První generace genetických modifikací je známa hlavně v souvislosti tolerance vůči vysokým dávkám pesticidů. Pro zemědělce to má své přednosti, ale spotřebiteli to nic viditelného nepřináší,“ vysvětluje Rey. „Navíc se přidaly protesty ekologických aktivistů, kterým se nelíbí vyšší dávky postřiků a ničení biodiverzity na polích.“ 

Příprava na klimatické změny

V Evropě situace dospěla do fáze, kdy je v mnoha zemích komerční pěstování geneticky modifikovaných plodin zakázáno. Právě nový přístup ke genetickým úpravám to může změnit.
Pokud se naplní předpovědi některých klimatologů a na mnoha současných zemědělských  lokalitách dojde k výraznému nárůstu průměrných ročních teplot nebo snížení úhrnu srážek, nebude pro farmáře nijak jednoduché udržet produkci, a tím ani ekonomickou efektivitu, v přijatelných mezích. Moderní odrůdy jsou totiž jako špičkoví sportovci: S nákladnou péčí v dobrých podmínkách podávají bezkonkurenční výkony. Jakmile se však něco zanedbá, efektivita se vytrácí a špičková odrůda propadne i v soupeření s planou rostlinou v poklidu vegetující na mezi. „Jedním z hlavních cílů biotechnologů jsou v současnosti plodiny odolné vůči stresu,“ tvrdí David Fischhoff z biotechnologické firmy Monsanto v missourském St. Louis.

Suchomilná kukuřice

Prvním výsledkem této „nové generace“ geneticky modifikovaných plodin má být několik odrůd kukuřice, které dokážou přežít delší období sucha nebo zvládnou dobrý výnos s malým úhrnem srážek. V současnosti sucha každým rokem v USA prodraží pěstování kukuřice o 3,4 miliardy dolarů, celosvětově pak mají na svědomí 8 miliard dolarů ročně.
Cesta k odolné kukuřici však není jednoduchá. „Pokud chcete vytvořit plodinu, která bude odolná vůči jednomu určitému pesticidnímu proteinu, stačí na to jeden nový gen,“ říká David Fishchhoff. „S odolností vůči suchu je to však mnohem složitější. Přesto jsou současné geneticky modifikované odrůdy o 10 % odolnější než běžné.“ Na trhu by se první z nich měly objevit na počátku příštího desetiletí.

Ale ani další plodiny moc nezahálejí. „Snažíme se poznatky získané u kukuřice využít i u dalších rostlin,“ říká Marc Albert z biotechnologické firmy Pionner Hi-Bred International v iowském Johnstonu. V horkém a suchém australském klimatu se momentálně testuje 30 linií pšenice, kterým byly vneseny geny potenciálně podporující odolnost vůči suchu. Jedná se o geny především z kukuřice, kvasinek, huseníčku a lišejníků.

Rajčata pro zasolená pole

Druhým hlavním cílem je odolnost vůči zvýšenému obsahu soli v půdě. Vzhledem k intenzivním závlahám vodou z pozemních zdrojů se na pole dostává vyšší množství minerálů. V budoucnosti mohou nastat ještě vážnější problémy v souvislosti s hrozbou zvyšování hladiny oceánů. Příbřežní pěstitelské oblasti se pak budou potýkat se silným zasolením v důsledku záplav mořskou vodou.
Kalifornská firma Arcadia se snaží plodiny „vyzbrojit“ bílkovinou propůjčenou od huseníčku. Ta má za úkol solné roztoky vysávat z cytoplasmy do vakuol, tedy buněčných zásobáren vody. Gen pro tento protein pak pro jistotu biotechnologové vybavili silným spouštěčem, který zajišťuje, že výroba nebude nikde zdržovat a potřebného proteinu bude k dispozici prakticky nevyčerpatelné množství. Výsledkem je, že buňky po takovém zásahu pumpují nadbytečné soli do bezpečí nádrží jako o život. Licence na zmíněný postup už dnes využívá několik firem, ve kterých vznikají odolné linie rýže, bavlny, rajčat a řepky.

Čína v nesnázích

V některých případech se genetickým inženýrům daří zabít obě mouchy jednou ranou a zvýšit odolnost vůči suchu i zasolení najednou. To se v roce 2006 povedlo čínské Zemědělské univerzitě ve Wuhanu. Vědci několikanásobně navýšili produkci bílkoviny s označením SNAC1. Ta zapíná mnoho genů, které rostlinám zaručují odolnost vůči nepříznivým podmínkám.
Čína se však zatím nerozhodla, zda pěstování geneticky modifikovaných plodin zakázat, nebo ne, a tak se vědecký tým snaží podobných výsledků dosáhnout za pomoci konvenčního šlechtění. Běžné odrůdy budou zapotřebí i v případě, že Čína pěstování geneticky modifikovaných organismů povolí. Je totiž hlavním státem, který zásobuje velkou část světa rýží. V případě, že by přistoupila k pěstování geneticky modifikovaných odrůd, přišla by zejména v Evropě o důležité odběratele.

Nicméně asijskému gigantu stejně asi nic jiného nezbude. V Číně dochází k masivnímu vysoušení říčních toků, které jsou zdrojem vody pro rychle rostoucí města i zavlažování zemědělských plodin. Intenzivní hospodaření zároveň výraznou měrou přispívá k zasolování půd. Bez ohledu na exportní možnosti tak Číňané pravděpodobně začnou geneticky modifikovanou rýži pěstovat, aby mohli uspokojit domácí trh.

Ekologická hrozba?

Přestože kukuřice odolná proti suchu je ke komerčnímu využití velmi blízko, nevzbuzuje u ekologických aktivistů příliš velké obavy. Kromě malého území v Mexiku se totiž ve volné přírodě nevyskytují žádní její příbuzní, se kterými by si mohla předávat geny. Riziko vzniku odolného plevelu, který by zničil rovnováhu křehkých ekosystémů, je tedy mizivé.
Větší problémy však mohou nastat u dalších plodin. Zatímco odolnost vůči jednomu proteinu obsaženému v chemicky vyrobeném pesticidu ve volné přírodě příliš výhod svému majiteli nepřinese, u odolnosti vůči nepříznivým podmínkám prostředí už je to o něčem jiném.

„Suché oblasti se zasolenou půdou zrovna neoplývají bujnou vegetací. Přežívá tu jen několik málo druhů a porost je velmi řídký,“ vysvětluje Brian Johnson, poradce britské vlády pro otázky životního prostředí. „Pokud se do takového prostředí dostane rostlina, které podobné podmínky vyhovují, může velmi snadno zcela vytlačit mnoho původních druhů a změnit podmínky celého stanoviště.“

Roztahovačná tráva

Příkladem takto změněného ekosystému může být tichomořské pobřeží USA, kde se rozšířila slanomilná travina Spartina alterniflora dovezená z Evropy v 19. století. Ze záplavového ekosystému učinila hustě porostlou slanou bažinu. Zmizelo mnoho míst, kde hledali potravu migrující ptáci. Některé vodní toky se zcela zanesly sedimenty, kterým hustý porost brání v odplavování.
I přes podobná nebezpečí se pohled části ekologických aktivistů na geneticky modifikované plodiny začíná obracet. „Není naším cílem zabránit pěstování podobně upravených rostlin, jen chceme záruku, že s nimi nenastanou podobné problémy jako v případě západního pobřeží USA,“ říká Clark Oxborrow z britské ekologické společnosti Přátelé Země. „Existuje riziko, na které by nové plodiny měly být testovány. Ale jsme si samozřejmě vědomi jejich ekologického přínosu.“

Na ekology s dusíkem

Eric Rey vidí jako nejpřijatelnější odrůdy se sníženou závislostí na dusíkatých hnojivech. „I u nich sice existuje jisté nebezpečí, že zaplevelí míně úrodná stanoviště, nicméně jejich ekologický přínos toto riziko bohatě vyváží.“
Už samotná výroba dusíkatých hnojiv je značnou zátěží pro životní prostředí. Na produkci všech skleníkových plynů se totiž oxid uhličitý uvolněný při jejich produkci podílí celým jedním procentem. Ale to je jen drobnost na zahřátí.

Rostliny si z těchto hnojiv v průměru dokážou brát kolem 50 %. Celá polovina dusíkatých sloučenin tedy zůstává v půdě a může znečišťovat spodní vody. Tím nejhorším koncem dusíku z hnojiv je však jeho přeměna oxid dusný, který uniká do ovzduší. Jedná se totiž o plyn s velmi silným skleníkovým efektem, který je 300x silnější než u oxidu uhličitého. Od počátku „zelené revoluce“, tedy intenzivního zemědělství, se jeho obsah v atmosféře zvýšil o 18 %. Celkově se jeho uvolňování hnojených půd na produkci skleníkových plynů podílí 6 procenty.
Geneticky přeprogramované plodiny mohou snížit spotřebu dusíkatých hnojiv o 40 %. To uspokojí jak farmáře, tak ekologické aktivisty. „Pokud genetická modifikace dokáže najednou vyřešit ekonomickou i ekologickou stránku, pak je to dobrá genetická modifikace,“ dodává Rey.

Továrna na skleníkové plyny

Na zvyšování podílu plynů, které pravděpodobně zvyšují skleníkový efekt atmosféry, se podílejí prakticky všechna odvětví lidské činnosti.
Výroba elektřiny a tepla 24,1 %

Doprava 13,5 %
Odpad 3,6 %

Zemědělství 14,9 , z toho: oxidu dusný 6 %, metan z chovu dobytka 5,1 %, metan z rýže 1,5 %, oxid uhličitý při spalování stroji (orba, pásové dopravníky, sklizeň…) 1,4 %, ostatní 0,9 %
Změny ve využití půdy 18,2 %

Ostatní (včetně průmyslu) 25,7 %

Geneticky modifikované plodiny v číslech

Úplně první rostlinou s pozměněnými geny se v roce 1983 stal tabák s odolností vůči antibiotiku kanamycinu, což mělo umožnit postřik proti bakteriím způsobujícím hnilobu.
První geneticky modifikované plodiny se na polích určených ke komerčnímu pěstování objevily už v roce 1997.

V současnosti se GM plodiny pěstují zejména na americkém kontinentu. V USA je to přibližně 50 milionů ha, v Kanadě na 10 milionů ha, v Argentině 15 milionů ha.
Do České republiky se komerční pěstování GM plodin dostalo až v roce 2005, kdy u nás byla povolena kukuřice odolná vůči škůdcům. Ta je také v současnosti jedinou povolenou plodinou, u nás se v loňském roce pěstovala na 5000 ha (asi 2 % celkové výměry kukuřice).

Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Horníci na asteroidech? Mikrobi!

Horníci na asteroidech? Mikrobi!

Výzkum vesmíru není jen čistě vědeckou prací, ale má i své praktické...
Jak měl člověk najednou o „kolečko víc“

Jak měl člověk najednou o „kolečko...

Kolo je plochá součást kruhového tvaru, která se může otáčet kolem svého...
12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo vesmírnou bránu

12. dubna 1961 lidstvo pootevřelo...

12. dubna 1961 vzlétl první člověk do vesmíru. Stal se jím...
S čím se hraje baseball?

S čím se hraje baseball?

Baseball je kolektivní míčová hra, při níž se míč odpaluje za pomoci pálky. Tou se...
Humanoidní robot z Koreje

Humanoidní robot z Koreje

Jihokorejští vědci sestavili humanoidního robota, který by měl být schopen lidem...
Proč se věk nobelistů neustále zvyšuje?

Proč se věk nobelistů neustále...

Co mají všichni nositelé Nobelovy ceny za rok 2016 společného? Jsou...
Roboti a splněné sny

Roboti a splněné sny

Nevíte, kde vzít inspiraci pro své nápady? Můžete zajít...
Motor, který nesplnil všechna očekávání

Motor, který nesplnil všechna...

Wankelův motor je typem spalovacího motoru s rotačním pístem. Využívá...
Vybroušená krása

Vybroušená krása

Diamant je nejtvrdší známý přírodní minerál. Jde o krystalickou formu uhlíku....
Jak se dělá umělá čočka?

Jak se dělá umělá čočka?

Brýlové čočky byly původně vyráběny pouze ze skla. S rozvojem techniky a objevem nových...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Britští vědci: Poznáme, kdo bude jednou vraždit!

Britští vědci: Poznáme, kdo bude...

Představte si, že víte, kdo bude jednou...
Nejdražší zvířata světa: A jakou cenu má váš pes? 

Nejdražší zvířata světa: A jakou...

Zvířata, ať už domácí nebo divoká, se čím dál tím více...
Babylónské zmatení jazyků: Skutečná událost?

Babylónské zmatení jazyků:...

Zpupní Babylóňané se rozhodli, že postaví...
Rychlejší než blesk: Co jde možná nevěděli o oku

Rychlejší než blesk: Co jde možná...

Má pouhé 2 cm v průměru, váhu pár desítek gramů....
Tajemství Olméků: Co nám prozradí jejich obří sochy?

Tajemství Olméků: Co nám prozradí...

V Mexiku se tyčí gigantické kamenné hlavy. Jejich...
Jaké záhady kolem Ježíšovy poslední večeře ještě neznáte?

Jaké záhady kolem Ježíšovy poslední...

Onen moment zná každý, i ten, kdo Bibli viděl jen z...
Chcete být dlouhodobě šťastní? Kupujte zážitky, nikoli věci!

Chcete být dlouhodobě šťastní?...

Výzkumy ukazují, že důležitější než si koupit štěstí...
Měl císař Napoleon I. Bonaparte na povel i svoji kuchyni?

Měl císař Napoleon I. Bonaparte...

Po císařské korunovaci roku 1804 přesidluje...
Proč mají muži bradavky?

Proč mají muži bradavky?

Odpověď má co do činění s tím, jak se lidé...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.