A közeljövő élelmiszer-termelése

Átírás

1 1. oldal (összes: 11)

3 A davosi Világgazdasági Fórum 2016-ban az előttünk álló legfontosabb feladatként jelölte meg az emberiségnek a jelenleginél több és sokkal jobb minőségű élelmiszerrel való ellátását, figyelembe véve a várható további népességszaporodást és az életszínvonal javulását. Véleményem szerint ennek teljesítése nem tűnik lehetetlennek. Jelenleg Brazíliában 200 millió, Indiában 100 millió, Ukrajnában 80 millió, Amerikában és Afrikában mintegy millió hektár olyan termőterület áll rendelkezésünkre, ahol mind a talajviszonyok, mind a csapadékviszonyok lehetővé tennék a hatékony növénytermesztést. Nem vitatható, hogy a legtöbb országban tovább javítható a növénytermesztés és az állattenyésztés hatékonysága a már ismert fejlett technológiák, szakismeretek alkalmazásával, sokoldalúan figyelembe véve a precíziós termelési eljárásokra alapozott megoldásokat. Jelenleg is számos ágazatban lehetünk tanúi a termelési környezet szinte minden elemét kontroll alatt tartó növény- és állattartó telepek létesítésének. A legtöbb növény- és állatfajban további genetikai tartalékok vannak, igazolva, hogy a termelőképességgel kapcsolatos tulajdonságok tovább javíthatók. Az egyik legújabb példa erre az állattenyésztésben, hogy Hollandiában átadtak egy nagyüzemi pecsenyecsirke-telepet, ahol 2,5 kilogrammra hizlalva az állatokat korábban még elméletileg is elképzelhetetlennek tartott teljesítményt sikerült elérni: mindössze 1,08 kilogramm takarmánnyal értek el 1 kilogrammos súlygyarapodást. A hazai Tetra Kft. legjobb tojóhibridjei 2017-es nagyüzemi tesztekben Kaposváron, egy tojóciklusban átlagosan 420 tojást voltak képesek termelni. Ma már hazánkban is vannak nagy létszámú tehénállományok, amelyekben az állatok tejtermelése meghaladja a 13 ezer litert. A vázolt, korábban elképzelhetetlennek tűnő teljesítmény-színvonalat olyan állatállományokkal érték el, amelyek nemesítése során még nem alkalmazták a legújabb génmódosítási eljárásokat. A médiában különösen gyakran hallunk a hús mesterséges, in vitro előállításáról. Az eljárás lehetősége azért vetődött fel, mert számottevő mértékben kiválthatja különböző állatfajok húsát. Az erre irányuló kísérletekben a kis mennyiségben, szövettenyésztéssel, steril laboratóriumi körülmények között előállított húsminták reális alternatívának tűnhetnek mindaddig, amíg előállításuk költségeit nem ismerjük. A 1. táblázatban összegeztem néhány fontosabb szempontot, amelyek megvilágítják, hogy az izomsejtekből fejlesztett mesterséges hús előállítása mennyire komplex folyamat. 3. oldal (összes: 11)

4 A táblázat csupán vázlatos szempontjait figyelembe véve is elképzelhetjük, hogy mindössze millió tonna mesterséges hús előállítása mekkora kapacitásokat igényelne, hogy egy komplett gyár vagy egy gyárkomplexum alapanyag-ellátásának mekkora lenne a költségigénye, és végül, de nem utolsó sorban, a környezeti lábnyoma! És évi 10 millió tonnás mesterségeshús- előállító kapacitás még mindig csak alig több, mint 2 százalékát váltaná ki a világ éves húselőállításának (baromfi, sertés, kérődzők és hal), ami aligha okozna nagy megrázkódtatást a különböző hústermelő ágazatok működésében. Mindezt figyelembe véve azt gondolom, hogy a mesterséges hús előállítása nem fogja alapjaiban megrengetni a hústermelő ágazatokat. Nem vitatható, hogy a XX. század végének és a XXI. század elejének az egyik legtöbb tudományos és gyakorlati újdonságot hozó tudományterülete a biotechnológia. Nem véletlen, hogy a kérdéskör számos vetületét viták övezik. 4. oldal (összes: 11)

5 Évelő teozinte, a kukorica legvalószínűbb őse 5. oldal (összes: 11)

6 Fotó: Wikipedia Amikor általában beszélünk a genom módosításáról a növénytermesztésben és az állattenyésztésben, kevesen gondolnak arra, hogy a génállományt és így az élőlények tulajdonságait jelentősen megváltoztató természetes és mesterséges mutációk hány növényfaj és fajta létrejöttét segítették elő, amelyek nélkül az emberiség élelmiszerellátása már 4000 évvel ezelőtt sem lett volna lehetséges. A rizs, a kukorica és a búza mind olyan genetikai mutáció eredményei, amelyek ugrásszerűen változtatták meg a növények felépítését és fejlődését úgy, hogy nagyobbá vált a magjuk, hogy amikor megérnek, nem szóródnak szét, nem hasadnak ki, és ki lehet őket csépelni. A kukorica vad őse egy laza fűcsomónak tűnik. A búza gyomként már nem is létezik. Ezeket a mutációkat elődeink éles szemmel felismerték, kiválasztották a többi közül, és elszaporították őket. A tudomány és a technológia fejlődésével a fizikusok és a biológusok rájöttek, hogy mutációk a természetesnél sokkal nagyobb gyakorisággal hozhatók létre a magok célzott besugárzásával vagy mutációt előidéző kémiai kezelésekkel. Kutatói pályám kezdetén, az 1960-as években még az állattenyésztési kutatóintézetek legtöbbjében is működött mesterséges mutációk létrehozását célzó laboratórium. Az állattenyésztésben ezek általában nem hoztak gyakorlatban is alkalmazható eredményeket, a létrehozott mutációk és kromoszómaváltozások döntő többsége inkább káros mellékhatásokkal járt. Ez várható is volt, hiszen a mesterségesen létrehozott mutációk döntő többsége mint ahogy a természetes mutációk is semleges vagy inkább káros hatású. Az előnyösek azonban az élővilág evolúciójának a motorjai. 6. oldal (összes: 11)

8 A mezőgazdaságban dolgozó szakemberek döntő többsége azonban aligha van tisztában azzal (a többiek még kevésbé), hogy az utóbbi fél évszázad során nagyszámú, ma már széles körben elterjedt növényfajtát mesterségesen létrehozott mutációval, azaz mutációs nemesítéssel hozták létre. A 2. táblázat mutatja a nagy választékot. A hosszú listából kiemelendő, hogy tésztaféléink jó része a durumbúza besugárzott változatából készül. A biosörfőzdék különös előszeretettel használt árpája, a Golden Promise egy 1950-es években, egy brit atomreaktorban keletkezett új mutáció. A velem egykorúak még jól emlékeznek a magyar, Martonvásáron előállított Mv 8 búzafajtára, amely meghatározó szerepet játszott, és amelyet szintén mesterséges mutációval hoztak létre Martonvásáron 1978-ban. Minősítését követően éveken át a legsikeresebb búzafajtának számított és a vetésterület 40 százalékát foglalta el. A besugárzással vagy kémiai mutagenezissel létrehozott, a humán táplálkozásban és az állati takarmányozásban évtizedek óta jelentős szerepet játszó növények, növényi termékek fogyasztása során nem tapasztaltak egészségkárosító hatásokat. A mesterségesen létrehozott, fizikai vagy kémiai módszerekkel indukált mutációk előállítása irányíthatatlan, véletlenszerű folyamat eredményeként okozhat elváltozásokat a DNS mint örökítőanyag szerkezetében, akár több gén működését is megváltoztatva. Csak a számtalan besugárzott mag csíráztatása és nevelése során derül ki, hogy a kezelésen átesett több százezer mag közül melyikből fejlődik ki egy-egy olyan növény, amely ilyen vagy olyan számunkra előnyös tulajdonsággal rendelkezik, és amelyikben a nemesítők fantáziát látnak. Az állattenyésztésben azért nem sikerült gyakorlatban is elterjeszthető új változatokat létrehozni, mert a módszer túl drágának bizonyult az előnytelen mutációs változások rendkívül nagy száma miatt. A biotechnológia fejlődésével eljutottunk odáig, hogy a besugárzással vagy kémiai anyagokkal előidézett véletlen genetikai események helyett genomszerkesztési módszerekkel előre megtervezhető a kiválasztott gén szerkezete és működésének mikéntje, ami aztán a kívánt tulajdonság megjelenéséhez vezet. Történelmi tény, hogy 34 évvel ezelőtt Mary-Dell Chilton (ÉszakKarolina, Egyesült Államok), valamint Jeff Schell és Marc Van Montagu (Gent, Belgium) vezetésével két kutatócsoport egy időben állította elő az első transzgénikus növényeket, az első növényi GMOkat. Az eredmény bizonyította az amerikai és az európai alapkutatások egyformán magas szintjét. Azóta az élő szervezetek célzott genetikai módosítása óriási fejlődésen ment keresztül, azzal egyidejűleg, hogy a módosításra kiválasztott különböző növény- és állatfajok örökítőanyagának részletes feltérképezése is jelentősen haladt különösen a fontos növényés állatfajoké, a humán genom megismerését követően. A célzott genetikai beavatkozások pontossága és tervezhetősége óriásit fejlődött. A legmodernebb genommódosítási technika, a CRISPR (clustered regularly interspersed palindromic repeats) 2012 óta futótűzként terjedt el a molekuláris biológiai kutatásban, valamint az állat- és a növénynemesítés területén. A korábbi génsebészeti technikák nagy szakmai felkészültséget igényeltek, költségesek voltak és génbeépítés esetén nem volt irányítható a beépülés helye a genomban. A CRISPR rendszer lehetővé teszi a genetikai kód előre megtervezett, nagy pontosságú átprogramozását. Gyakran ezzel is a természetes vagy az indukált mutációknak megfelelő új genetikai változatokat hoznak létre, azzal a különbséggel, hogy pontosan azt és csak azt a génhelyet célozza, amely a módosítandó génfunkciót érinti. Ezért genetikai értelemben célzott mutációnak tekinthetjük a CRISPR módszerrel létrehozott szervezeteket. Több országban a genomszerkesztéssel előállított tenyészanyagokat nem is tekintik GMO-nak (pl. USA), hiszen a létrehozott új változatok nem tartalmazzák más fajok DNS-ét. Az eljárás sokkal olcsóbb minden korábbi módszernél, így nemcsak óriáscégek, hanem egyetemek és kutatóintézetek, sőt start-up vállalkozások is sikerrel és versenyképesen hozhatnak létre új genetikai változatokat. Megszűnnek vagy erősen csökkennek a monopolhelyzetben lévő vagy ahhoz közeli vállalatok túlhatalmának a veszélyei. Az első genetikailag módosított takarmánynövényeket 1996-ban kezdték termeszteni az USA-ban. 8. oldal (összes: 11)

9 A GM-változatok terjedése és a mind fejlettebb technológiával módosított változatok szaporítása nyomán az USA-ban ma ott tartanak, hogy a cukorrépa, a szója, a gyapot és a kukorica összes vetésterületének már több mint százaléka GMO-kultúra. Figyelemre méltó, hogy az USA-ban tenyésztett állatállomány az összes állatfaj tekintetében már az ezredforduló óta gyakorlatilag GMOtakarmányokat fogyaszt, és mindeddig egyetlen olyan esetet sem regisztráltak, ami igazolná, hogy a GMO-takarmányok fogyasztása következtében megbetegedés fordult volna elő. A 3. táblázatban állatfajonkénti bontásban összesítette Van Eenennaam Young (2014) a létszámadatokat, feltüntetve a GMO-mentes és az organikus takarmányozásban részesülő állományhányadot is. A legkorszerűbb új biotechnológiai módszerekkel tovább gyorsítható a szelekciós haladás, és a környezet terhelése csökkenthető azáltal, hogy az állatok jobban hasznosítják a velük megetetett takarmányok tápanyagait, és hogy sok esetben a trágyájuk kevesebb környezetet terhelő anyagot tartalmaz majd (pl. foszfort). Az új CRISPR-eljárás segítségével már több új rendkívül értékes és fogyasztói szempontból is érdekes növény- és gombafajtát állítottak elő ben, az USA több 9. oldal (összes: 11)

10 kutató intézményében (4. táblázat). Az Európai Unió Bírósága viszont a július 25-ei határozatában a CRISPR-módszerrel létrehozott mutációs növény- és állatvariánsokat is GMO-nak tekinti. Az új eljárásokkal előállított növény- és állatfajták sokoldalúan szolgálják majd az emberiség több és jobb minőségű élelemmel való ellátását. Ma már több új kutatási eredmény igazolja azt is, hogy háziállataink olyan új termékek előállítására lesznek képesek, amelyek még az életminőségünket is javítják (pl. allergiát nem okozó tojást termelő tyúkok, illetve ilyen tejet termelő tehenek). A davosi Világgazdasági Fórum január 23-án egy nagy jelentőségű bejelentés színhelye volt, amelynek a hatásai mindenképpen érintik a mezőgazdasági tevékenységet is. Juan Carlos CastillaRubio perui milliárdos és a washingtoni Smithsonian Intézet közösen jelentették be, hogy kezdeményezik a Föld Biogenom Programot (Earth Biogenom Project (EBP). A program célja a Földön található 1,5 millió élőlény teljes génállományának feltérképezése. Egyelőre az ismert állat- és növényfajok mindössze 0,1 százalékának a genetikai struktúráját sikerült kisebb-nagyobb pontossággal megismerni, beleértve a gímszarvas egy magyar kutatócsoport által idén közzétett teljes géntérképét is. A nagy jelentőségű kezdeményezéshez a következők csatlakoztak az elsők között: Rockefeller Egyetem (USA), Sanger Intézet (GB), Complete Genomics (Cal.), Oxford Nanopore (GB), Brazília, Peru és kínai genetikai intézetek. A programot 10 év alatt tervezik végrehajtani, a becsült költsége mintegy 4,7 milliárd dollár; nagyjából ugyanannyi, mint a humán genom projekté. A program és a rendkívül széles nemzetközi együttműködés, annak szellemi és infrastrukturális ereje óriási mértékben hozzájárul a Föld genetikai biodiverzitásának megismeréséhez, életközösségeinek genetikai karbantartásához, átütő lesz a hatása minden élettudománnyal kapcsolatos ipar- és termelési ágazatra nézve, sőt az emberi társadalomra gyakorolt hatása sem lebecsülendő, hangsúlyozták a program indítói. A humán genom projektre költött költségvetési támogatások minden egyes dollárja már eddig is 65 dollár kimutatható gazdasági hasznot hozott az USA-nak. Az újonnan meghirdetett biogenomprogramtól várható hasznot ennek többszörösére becsülik. Nemcsak az én meggyőződésem, hogy ez a nagyszabású új program a jövő mezőgazdaságának számos területére nagy hatást gyakorol majd (pl. új növényfajok, amelyek jól alkalmazkodnak bizonyos speciális környezeti feltételekhez; számtalan új gén, amelyek hatásairól ma még fogalmunk sincs; számos új bioaktív anyag, amelyeket akár a takarmányozás, akár az állategészségügy jól hasznosíthat; új gombafajok, amelyek új, hatékony antibiotikumok előállítását teszik lehetővé stb.). A közeljövő sok új feladat elé állít minket az agrárgazdaságban, amelyek megoldása során nagyszámú, bizonyára meglepő ismeretekkel is gazdagabbak leszünk. Érdekes lesz a következő időszak. Hiszek benne, hogy sikeres is lesz, és hogy Európa velünk együtt lépést tart majd a globális fejlődéssel! 10. oldal (összes: 11)

11 Horn Péter Kaposvári Egyetem A tanulmány a K&H Agrár Klubban április 4-én tartott előadás egy részét tartalmazza. Az előadás a Gazdálkodás c. folyóiratban jelenik meg teljes terjedelmében. A publikáció elkészítését az EFOP VEKOP számú projekt támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. A felhasznált szakirodalom a szerzőnél megtekinthető. [1] Ide kattintva megtekintheti a további jelölteket! [2] Szerző: Horn Péter Közzététel ideje: , szerda, 10:00 A forrás webcíme: oldal (összes: 11)