Cum îşi vor recăpăta gustul fructele şi legumele? Tehnologia ce va revoluţiona agricultura

Cauza acestui fenomen modern nu este vreo conspiraţie, ci rezultatul propriilor noastre alegeri. De mai bine de 10.000 de ani, de când strămoşii noştri au devenit agricultori, omenirea a înmulţit selectiv plantele şi animalele. Datorită alegerilor făcute de-a lungul a numeroase generaţii, vaca de astăzi diferă mult de auroch, strămoşul din care se trage.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

De asemenea, porumbul pe care îl consumăm are foarte puţine asemănări cu teosinte, iarba sălbatică din care a fost creat de om.

Din acelaşi motiv, fructele şi legumele din supermarketuri au ajuns să fie veritabile iluzii optice. În ultimul secol, oamenii au selectat culturile cu cea mai mare producţie la hectar, dorind să obţină un profit cât mai mare. De asemenea, deoarece clienţii cumpără doar fructele şi legumele cu un aspect apetisant, agricultorii au selectat de-a lungul anilor acele varietăţi care rezistau la transport şi la stocarea în depozite. Ambele decizii au făcut ca fructele şi legumele de astăzi să fie mai sărace în aromă şi în elemente nutritive decât cele care existau înainte de era modernă.

Pepenele galben ilustrează perfect dilema cu care se confruntă agricultorii. Pentru a ne bucura de întreaga aromă a unui pepene galben, acesta trebuie cules şi consumat în momentul de maturitate maximă, înainte să devină prea moale. În ultimele etape de maturizare a pepenelui galben are loc un fenomen problematic pentru lumea modernă: hormonul vegetal responsabil pentru maturarea fructelor, etilena, declanşează coacerea rapidă a fructului. Acest maturizare accelerată face dificilă transportarea pepenelui galben pe distanţe mari, deoarece acesta se înmoaie chiar şi atunci când este transportat în gheaţă.

Pepenele galben ilustrează perfect dilema cu care se confruntă agricultorii    (Foto: Shutterstock.com)

Din acest motiv, cultivatorii au redus nivelul de etilenă în pepenii galbeni destinaţi transportului pe distanţe mari, polenizând încrucişat doar acele soiuri ce prezentau în mod natural un nivel scăzut de etilenă. Fără „izbucnirea” de la finalul procesului de maturizare, pepenii se păstrau tari până în supermarket, însă reacţiile chimice ce stau la baza aromei şi gustului unui pepene nu mai aveau loc.

Agricultorii au reuşit parţial să treacă peste această problemă, relatează Ferris Jabr în Scientific American. În anii ‘90, cercetătorul Dominique Chambeyron de la De Ruiter Seeds Group a reuşit să creeze o varietate de pepene galben mic, vărgat, ce se păstra ferm timp de câteva săptămâni şi reuşea totodată să îşi menţină aroma de-a lungul acestei perioade. Noul fruct a primit numele de Melorange.

Din nefericire, procedeul tradiţional prin care a fost obţinut Melorange se bazează foarte mult pe noroc. Din acest motiv, perfecţionarea unei varietăţi poate dura mai bine de un deceniu. Agricultorii trebuie să polenizeze încrucişat plantele în mod repetat, sperând că o parte din fructele rezultate vor moşteni caracteristicile dorite. De asemenea, cultivatorii trebuie să aştepte ca plantele să se dezvolte şi să rodească pentru a afla dacă au reuşit sau nu. Cea mai mare parte a fructelor şi legumelor produse in cadrul acestor teste sunt inutilizabile. Acum, însă, omenirea se găseşte în pragul unui salt tehnologic ce promite să ne schimbe viaţa.

Omenirea se găseşte în pragul unui salt
tehnologic ce promite să ne schimbe viaţa.    (Foto: Shutterstock.com)

Noua tehnologie ce va reda aroma fructelor şi legumelor

Pentru a înţelege importanţa acestui salt, trebuie să parcurgem mai întâi istoria tehnologiilor folosite de oameni pentru a modifica plantele conform intereselor lor.

De cel puţin 10.000 de ani, oamenii modificat plantele pentru a-şi atinge propriile obiective. Aproape fără excepţie, fructele şi legumele sunt specii domesticite ce au fost transformate de-a lungul a generaţii şi generaţii de selecţie artificială. Astfel, oamenii au păstrat doar seminţele plantelor care prezentau cele mai dezirabile proprietăţi şi au încrucişat soiuri pentru a crea noi combinaţii de trăsături. Prin această metodă, strămoşii noştri au obţinut broccoli-ul, conopida, varza de Bruxelles şi varza creaţă dintr-o singură specie de varză sălbatică.

Până la începutul secolului al XX-lea, majoritatea culturilor erau polenizate deschis, termen ce desemnează faptul că agricultorii lăsau în seama vântului şi insectelor deplasarea polenului între plante. De-a lungul timpului, însă, cultivatorii şi oamenii de ştiinţă au descoperit că, uneori, atunci când plantele cu un grad foarte apropiat de rudenie se încrucişează, ele produc exemplare mici şi bolnăvicioase. În schimb, atunci când erau încrucişate plante cu trăsături diferite, ele produceau urmaşi hibrizi care erau mai sănătoşi decât ambii părinţi, producând mai multe fructe şi dezvoltându-se mai mult. În 1908, un studiu publicat de George Harrison Shull a arătat că încrucişarea a două soiuri de porumb diferite, dar care proveneau din părinţi înrudiţi, ducea la crearea unor plante hibrid sănătoase şi cu trăsături uniforme, ceea ce era ideal pentru agricultori. Deşi cercetătorii nu au descifrat încă pe deplin cauzele ce stau la baza acestui avantaj al hibrizilor, multe din culturile crescute în ziua de astăzi sunt create prin această metodă.

În anii ‘20, cercetătorii nu s-au mai limitat la a lucra exclusiv cu variaţiile existente într-o cultură, începând să expună plantele la radiaţii şi la substanţe chimice mutagene pentru a crea voit noi mutaţii genetice, dintre care unele aveau să se dovedească, în mod norocos, a fi utile. Această metodă a dus la crearea mai multor varietăţi de fructe şi legume, însă astăzi a devenit mult mai puţin populară.

Spre finalul secolului trecut, în anii ‘80, cercetătorii au dezvoltat o metodă mult mai precisă prin care schimbau ADN-ul unei plante: ingineria genetică, ce desemnează adăugarea, eliminarea sau alterarea genelor unei plante folosind instrumente de laborator. Alimentele create în această manieră, cunoscute sub numele de organisme modificate genetic, au apărut pe piaţă în SUA în anii ‘90. Astăzi, aproximativ 70% din alimentele procesate comercializate în SUA conţin ingrediente din porumb, soia şi rapiţă modificate genetic, însă foarte puţine dintre legumele şi fructele proaspete vândute sunt modificate genetic. Printre excepţii se numără papaya, prunele şi dovleceii modificaţi pentru a avea rezistenţă sporită la virusuri şi porumbul modificat pentru a rezista la dăunători.

De ce nu sunt comercializate mai multe fructe şi legume modificate genetic? Primul motiv este acela că ele sunt mult mai puţin profitabile decât cele mai mari culturi: porumbul, soia, grâul, bumbacul şi orezul. Reglementările fac ca aprobarea unui nou produs modificat genetic să fie un proces costisitor şi dificil. Un alt motiv constă în reacţia negativă a publicului în ceea ce priveşte organismele modificate genetic. În ciuda faptului că vasta majoritate a studiilor arată că plantele modificate genetic sunt la fel de sănătoase ca cele produse prin metode convenţionale, o bună parte a publicului continuă să le respingă.

Acum, o nouă metodă devine tot mai populară în rândul cultivatorilor şi producătorilor de seminţe: marker-assisted breeding (selecţia asistată de markeri). În ce constă acest salt tehnologic? În trecut, cultivatorii nu puteau vedea ce se petrece în interiorul plantelor, astfel că pentru a studia cum sunt moştenite trăsăturile de la o plantă la alta, ei erau nevoiţi să încrucişeze soiurile, să cultive plantele şi să aştepte rezultatele. Noua tehnologie permite cercetătorilor să „vadă” în interiorul plantelor pe care doresc să le reproducă, analizând ADN-ul seminţelor pentru a le identifica pe acelea ce vor produce cele mai bune exemplare.

Mai întâi, cercetătorii identifică markeri genetici care sunt asociaţi unor trăsături importante, cum ar fi rezistenţa la boli, toleranţa la secetă, producţia la hectar sau gustul. Apoi, markerii sunt folosiţi ca un fel de filtru prin care sunt analizate toate plantele disponibile pentru reproducere, fiind selectate doar seminţele care produc plante cu trăsăturile dorite.

Una dintre companiile care au obţinut progrese importante datorită acestei tehnologii este Monsanto. Jurnalistul Ferris Jabr a vizitat laboratorul de cercetare al Monsanto din California şi a descris în Scientific American cum se desfăşoară procesul: „Cercetătorii caută markerii genetici relevanţi cu ajutorul unui grup mare de roboţi autonomi. Am văzut aceste maşinării în acţiune în laboratorul din Woodland, California. Mai întâi, roboţii feliază o bucată foarte mică dintr-o sămânţă pentru analiza ADN, lasând restul seminţei neafectat ca să poată fi plantat. Alt robot extrage ADN-ul din felia minusculă, adăugând moleculele şi enzimele necesare pentru a aplica etichete fluorescente genelor relevante, dacă sunt prezente. Un alt robot amplifică numărul acestor etichete, pentru a măsura lumina emisă şi pentru a stabili dacă gena dorită este prezentă”.

Selecţia asistată de markeri nu este o tehnologie pe deplin nouă, însă în ultimii 10 ani secvenţierea genetică a devenit mult mai ieftină şi mai rapidă, ceea ce face mult mai uşoară folosirea ei. Sistemul conceput de Monsanto funcţionează fără întrerupere şi poate oferi rezultate relevante cultivatorilor în doar două săptămâni. Printre reuşitele cercetătorilor care au folosit această metodă se numără broccoli cu mai multe substanţe nutritive, roşii care arată bine şi au totodată şi un gust delicios şi căpşune aromate.

Sistemul folosit de compania americană permite computerelor să identifice seminţele ce pot produce plante cu trăsăturile dorite, fără a mai fi nevoie ca acestea să fie cultivate. Modelele computerizate ale Monsanto pot să calculeze care vor fi trăsăturile care vor fi transmise mai departe. Cercetătorii estimează că, în natură, şansele ca 20 de caracteristici dorite să fie întâlnite într-o singură plantă sunt de una la 2.000.000.000.000. Naturii îi poate lua un mileniu să producă o astfel de plantă, însă noua tehnologie permite Monsanto să realizeze acest lucru în doar câţiva ani.

Shelley Jansky, un specialist din cadrul U.S. Department of Agriculture şi totodată profesor la Universitatea Wisconsin–Madison, oferă un exemplu grăitor al progresului obţinut în ultimii ani: „Acum cinci ani am avut un student care a petrecut 3 ani încercând să identifice secvenţele ADN asociate rezistenţei la boli. După sute de ore petrecute în laborator, el a reuşit să găsească 18 markeri genetici. Astăzi am studenţi care pot obţine 8.000 de markeri pentru fiecare din cele 200 de plante cu care lucrează în doar câteva săptămâni”.

Alan Krivanek, un specialist în creşterea roşiilor angajat de Monsanto, a declarat pentru Washington Post că noua tehnologie îi permite să spere că va lansa pe piaţă un super-hibrid în cinci ani. „Predecesorii mei ar fi avut nevoie de întreaga carieră pentru o asemenea reuşită”, a explicat Krivanek.

Viteza nu este singurul motiv pentru care această tehnologie este atrăgătoare pentru cercetători şi pentru companii precum Monsanto, ci şi faptul că aceasta nu implică crearea de organisme modificate genetic, ci pur şi simplu identifică mai rapid plantele care îndeplinesc în mod natural cerinţele cultivatorilor. Astfel, companiile evită controversele asociate OMG-urilor. În plus, modificarea genetică a legumelor şi fructelor este şi ineficientă şi foarte scumpă. David Stark, vicepreşedinte Monsanto, a estimat pentru Wired că introducerea unei noi gene într-o legumă sau într-un fruct durează aproximativ 10 ani, iar trecerea prin toate etapele de la conceptul unui nou produs până la aprobările finale costă aproximativ 100 de milioane de dolari. Totodată, introducerea unei singure gene nu produce trăsăturile dorite, care de multe ori se bazează pe interacţiunile dintre mai multe gene.

De aceea, noua tehnologie promite să obţină rezultate mai rapid, mai ieftin şi mai natural decât modificarea genetică a organismelor. Aşadar, următorii ani promit să înlocuiască „iluziile optice” din supermarketuri cu legume şi fructe mai gustoase, mai rezistente şi totodată naturale.

Următorii ani promit să înlocuiască „iluziile optice” din supermarketuri cu legume şi fructe mai gustoase, mai rezistente şi totodată naturale.    (Foto: Shutterstock.com)