Viac vitamínov, viac mikroživín Rastliny proti skrytému hladu - výskum
V rozvojových krajinách - kde sú škrobové rastliny ako ryža, maniok alebo proso základné potraviny - ľudia nekonzumujú dostatok vitamínov a stopových prvkov, ako je železo alebo zinok. Tento „skrytý hlad“ je príčinou miliónov chorôb a úmrtí. Mnohé medzinárodné výskumné projekty to chcú zmeniť. Pracujú na posilňovaní mikroživín v základných plodinách. Genetické inžinierstvo má množstvo výhod.
Maniok (maniok): Korene sú najdôležitejšou základnou potravinou v niektorých častiach Afriky. Pomocou metód genetického inžinierstva boli obohatené o vitamín E, železo a zinok.
Proso (cirok): Tu sa zvýšil obsah provitamínu A, železa a zinku.
Plantajny so zvýšeným obsahom provitamínu A. Poľné testy už prebiehajú v Ugande.
Fotografie: IFDC-Photography (vyššie), Neil Palmer CIAT; ICRISAT-CC BY-NC 20, Queensland University
Hlad neznamená iba nedostatok kalórií. V mnohých častiach sveta, najmä v rozvojových krajinách, ľudia trpia na poškodení zdravia, z ktorých niektoré sú ťažké a ktoré sú spôsobené nedostatkom takzvaných mikroživín.
Mikroživiny sú látky, ktoré ľudský organizmus potrebuje, ale nedokáže si ich sám vyrobiť. Patria sem vitamíny, stopové prvky a určité aminokyseliny. Nachádzajú sa hlavne v ovocí a zelenine. Mnoho ľudí v rozvojových krajinách si to však nemôže dovoliť.
Tam je strava väčšinou založená na jednej základnej plodine, ako je napríklad ryža v Ázii, maniok (maniok), banány, proso alebo sladké zemiaky v niektorých častiach Afriky. Zásobné orgány, ktoré obsahujú hlavne škrob, sa väčšinou spotrebujú. Medzi dôsledky takejto nevyváženej stravy patria poruchy rastu a vývoja, zvýšená náchylnosť k infekciám a tým zvýšená úmrtnosť alebo - v prípade nedostatku vitamínu A - slepota.
V posledných niekoľkých desaťročiach sa priemyselne obohatené potraviny a doplnky výživy obsahujúce dôležité mikroživiny distribuovali do mnohých rozvojových a rozvíjajúcich sa krajín. Napriek značným úspechom tu stále bolo a stále je množstvo problémov.
Často je ťažké prepraviť výrobky do odľahlých vidieckych oblastí alebo presvedčiť postihnutých, že tieto potraviny a prípravky skutočne pravidelne konzumujú. Okrem toho musia byť výrobky vyrábané a distribuované nepretržite, čo spôsobuje značné náklady.
Vedci pracujú na obohacovaní mikroživín v miestnych potravinárskych plodinách od 90. rokov. Výhodou je, že tieto rastliny sami produkujú chýbajúce živiny, ktoré sa potom prijímajú v každodennej strave. Ak poľnohospodári dostanú príslušné osivo, nákladné programy distribúcie už nie sú potrebné. Biofortifikácia nie je lacnou alternatívou vyváženej a rozmanitej stravy. Organizácie ako WHO a FAO sa napriek tomu na tomto koncepte spoliehajú. Pretože v strednodobom horizonte v niektorých regiónoch sveta bude stále veľa ľudí, ktorí si nemôžu dovoliť zdravé a rozmanité jedlá.
Obohatenie mikroživinami v rastlinách: čo dokáže genetické inžinierstvo
V roku 2004 zahájila Poradná skupina pre medzinárodný poľnohospodársky výskum (CGIAR) program HarvestPlus, do ktorého je dnes po celom svete zapojených viac ako 200 vedcov z rôznych výskumných ústavov. Zaoberajú sa hlavne rastlinnými druhmi, ktoré slúžia ako základné potraviny v regiónoch postihnutých nedostatkom živín.
Najskôr sa na poliach v Afrike používali sladké zemiaky a maniok, oba so zvýšeným obsahom provitamínu A. V 40 rozvojových krajinách je dnes k dispozícii viac ako 300 odrôd rastlín obohatených živinami, ako sú fazuľa a perlové proso obohatené o železo, ryža a pšenica s väčším obsahom zinku a kukurica s väčším obsahom provitamínu A. To sa doteraz podarilo dosiahnuť hlavne konvenčnými metódami šľachtenia. Ale majú svoje hranice.
Procesy genetického inžinierstva a možnosť vytvárania nových metabolických dráh v rastlinách alebo ich optimalizácia (metabolické inžinierstvo) „môžu pomôcť k ďalšiemu zvýšeniu účinnosti a výhod biologicky obohatených rastlín“. To je záver aktuálnej medzinárodnej publikácie v časopise Nature Communications, do ktorej bolo zapojených 14 výskumných ústavov z ôsmich krajín.
Pomocou prístupov genetického inžinierstva možno v rastlinách dosiahnuť podstatne vyšší obsah mikroživín ako pri bežných metódach šľachtenia.
Prof. Dr. Dominique Van Der Straeten, univerzita v Gente
Ak v genofonde rastlinného druhu nie sú zodpovedajúce gény, nie je možné krížiť chýbajúce zložky z iných odrôd alebo príbuzných druhov. To je napríklad prípad ryže, ktorá „prirodzene“ nemôže v zrne produkovať vitamín A alebo jeho prekurzory. Genetické inžinierstvo môže tieto limity prekonať: Rastliny je možné teraz upravovať tak, aby produkovali chýbajúce vitamíny alebo stopové prvky.
Aj keď je rastlinný druh schopný produkovať určitú mikroživinu, úrovne, ktoré je možné dosiahnuť konvenčnými metódami chovu, sú často príliš nízke na to, aby skutočne prekonali skrytý hlad. Zodpovedajúca metabolická cesta môže byť „spustená“ pomocou genetického inžinierstva, napríklad predĺžením a aktívnejšou aktivitou promótorov.
Trvá asi osem až desať rokov, kým sa bežne vyšľachtená odroda obohatená odroda rastlín dostane k farmárom ako osivo. Ak sa majú obohatiť ďalšie mikroživiny, bude to trvať tak dlho znova. Genetické inžinierstvo, najmä nové metódy úpravy genómu, umožňujú oveľa rýchlejšie vyvinúť nové biologicky obohatené odrody. Rastliny môžu byť tiež obohatené o niekoľko vitamínov alebo stopových prvkov súčasne.
Pri konvenčnom šľachtení - napríklad keď sa divoký príbuzný bohatý na vitamíny kríži s vysoko výnosnými kultivarmi - sa vždy stratia žiaduce vlastnosti. Tieto sa potom musia obnoviť v niekoľkých krokoch spätného kríženia - a to stojí veľa času.
Poľnohospodári by nemali mať na výber medzi pestovaním odrôd, ktoré sú buď bohaté na živiny alebo so stabilnými úrodami.
Matin Qaim, Univerzita v Göttingene
Pomocou genetického inžinierstva - a ešte viac vďaka oveľa presnejším procesom úpravy genómu - je možné najproduktívnejšie miestne prispôsobené odrody zmeniť cielenejšie a bez väčších strát krížením. To uľahčuje kombináciu obohatenia o živiny s výhodnými vlastnosťami, ako je tolerancia voči suchu alebo odolnosť proti škodcom a chorobám. „Poľnohospodári by sa nemali rozhodnúť, či budú pestovať odrody, ktoré sú bohaté na živiny alebo majú stabilné úrody. Kombinácia oboch aspektov v tých istých odrodách je dôležitá a môže prispieť k širokému použitiu, najmä v drobnom poľnohospodárstve, “hovorí poľnohospodársky ekonóm Matin Qaim z univerzity v Göttingene, spoluautor štúdie o biofortifikácii.
V rámci iniciatívy Grand Challenges in Global Health Initiative, ktorú v roku 2003 zahájila Gatesova nadácia, sú pomocou mikroskopického inžinierstva obohatené rôzne mikroživiny o ryžu, maniok, cirok (proso) alebo banány. Takto vyvinuté rastliny by sa mali krížiť s miestnymi odrodami a mali by byť prístupné malým poľnohospodárom v rozvojových krajinách bez licenčných poplatkov. Do iniciatívy sú zapojení vedci z rôznych inštitútov z celého sveta. Najznámejším - ale nie jediným - projektom je zlatá ryža obohatená o provitamín A, na ktorej sa pracovalo od 90. rokov.
Ďalším príkladom je Banana 21, spoločný projekt medzi Queensland University of Technology (Austrália) a Národnou organizáciou pre poľnohospodársky výskum v Ugande. Rozvíjajú sa v ňom banány s vyšším podielom provitamínu A a železa. Banány sú v Ugande základnou potravinou, neobsahujú však dostatok týchto mikroživín.
Najskôr sa vyhľadali gény a promótory požadovaných znakov a zaviedli sa do kultivovaných banánov. Do výskumu bolo zapojených veľa mladých vedcov z Ugandy. S know-how, ktoré získali v Austrálii, potom preniesli génový konštrukt na obohatenie živín do miestnych odrôd plantajnov v Ugande. V poľných testoch tieto GM banány preukázali významne vyššiu hladinu provitamínu A ako nezmenené banány. Teraz sa zhromažďujú všetky údaje potrebné na schválenie v Ugande. Predpokladá sa, že banány budú schválené do roku 2021.