Co nás bude živit? Devět miliard lidí může pomoci nakrmit genetická editace potravin

Stefan Jansson se posadil k obědu. Na talíř si naložil porci těstovin se zelím, fotografové cvakali a blýskali. Nebyl to ledajaký oběd – švédský botanik se právě odhodlal poprvé veřejně předvést, co svede jeho nejnovější genetický vynález a jak se může podepsat na našem jídelníčku.

Podle toho to vypadalo – nikdy byste neřekli, že Janssonovo zelí je zelí. Vypadalo – a podle svého pěstitele, kuchaře a strávníka v jedné osobě také chutnalo – nejvíc ze všeho jako kříženec brokolice a kedlubny. (Což je správně, protože, botanik promine banalitu, zelí, kedlubny a brokolice jsou biologicky vzato jedna parta.) Důležité na tomto neobvyklém zelí však byl fakt, že jej Jansson vypěstoval pomocí metody genetické editace zvané CRISPR.

Tento vynález umožňuje, zjednodušeně řečeno, zasahovat do jakékoli DNA (ano, včetně té lidské) daleko adresněji než dosud. Stačí se vyznat v genomu toho či onoho zvířátka či rostliny a můžete s nimi dělat, co se vám zlíbí.

Janssonovi se zlíbilo zkřížit kedlubnu s brokolicí za účelem popularizace výzkumu; stamilionům lidí může typově stejný fígl umožnit holou existenci. A takový cíl je ve hře podstatně bezprostředněji, než si většina obyvatel dnešní bohaté západní civilizace připouští.

Princip populace

Naléhavost existenčních obav pomůže zprostředkovat trocha historického kontextu. Přesvědčení, že na světě žije více lidí, než kolik je planeta schopna uživit, není nové. Anglický kněz a ekonom Robert Malthus sepsal před více než dvěma sty lety Esej o principu populace, v němž říká, že zatímco lidská populace roste stále rychleji, množství potravin roste stále stejným tempem. Zanedlouho tedy musí logicky počet lidí významně převýšit množství jídla, jímž by bylo možné bující pozemskou populaci nasytit.

Předsudky stranou. Představa žvýkání cvrčků a dalšího hmyzu se většině z nás moc nelíbí.

Podle Malthuse však je ve hře také schopnost každého biologického druhu přizpůsobit svůj populační růst podmínkám. V případě člověka se nabízejí tři omezující faktory, „mravní sebekázeň, neřest a utrpení“. Sebekázeň pravidelně selhává (nikde není ta pravidelnost zjevnější než v aktivitách vedoucích k produkci potomstva) a slovo neřest jsme nahradili pojmem „svobodné vyjádření sexuality jednotlivce“, což spolu souvisí. Zbývá tedy utrpení. Však Malthus také předpovídal, že omezení populačního růstu se lidstvo dočká v podobě hladomorů a válek.

Tenhle pohled na věc si rychle získal mnoho kritiků, prominentní místo mezi nimi zaujal starý známý Karl Marx. Tvrdili, že se lidé dokážou z Malthusem popsané pasti dostat pomocí zjednodušeně řečeno technologického rozvoje, jenž tak či onak zajistí dostatek jídla pro stále více lidí.

Armageddon se odkládá

Druhá polovina dvacátého století dávala Malthusovým kritikům za pravdu. Americký agronom Norman Borlaug a jeho lidé vymysleli genetické modifikace obilí, jež doslova zachránily krk stamilionům lidí, konkrétně v Mexiku, Indii a Pákistánu. Tyto tři obzvlášť chudé země, jejichž obyvatelé (tehdy zhruba šestina obyvatel planety) do té doby žili neustále na hraně hladomoru, během jediné dekády dosáhly potravinové soběstačnosti; z Mexika se stal čistý vývozce.

Dnes může leckomu na Západě dostatek pšenice a spol. připadat jako samozřejmost. Je to mylný dojem. O tom, že přimět pšenici k poslušnosti není legrace, se přesvědčili i v Sovětském svazu, kde tehdy této disciplíně vládl superšarlatán Trofim Lysenko. Vsadil na hypotézu takzvané měkké dědičnosti, zjednodušeně na „výchovu“ pšenice. (Počínaje rokem 1948 byl v SSSR nesouhlas s tímto pojetím biologie trestným činem.) Lysenka odvolali z čela pšeničného výzkumu až v roce 1965, kdy už Pákistán a Indie podle Borlaugova receptu vesele zdvojnásobovaly své výnosy.

Borlaugova „zelená revoluce“, jak se úspěchu jeho výzkumu přezdívalo, pomohla obstarávat – v pšenici, kukuřici a rýži – zhruba šedesát procent veškerého jídla, které lidstvo spořádá (počítáno kalorickou hodnotou). Tak tomu konec konců bylo po většinu lidské existence. Lidstva ovšem od Borlaugových dob přibyl více než dvojnásobek – z 3,3 miliardy v roce 1965 na 7,6 miliardy letos v srpnu. Aby základní plodiny dokázaly s rostoucí populací držet krok, bylo jim třeba právě takové revoluce či skoro zázraku. Kdyby to nedokázaly – hrůza pomyslet. Ne nadarmo dostal Borlaug Nobelovu cenu právě v kategorii míru.

Tím však bohužel není jednou provždy vyhráno. Nejpozději do roku 2050 má podle střízlivého odhadu OSN lidstvo dosáhnout devíti miliard hlav, z nichž každá bude sedět na příslovečně hladovém krku. Otázku, čím se budou živit, může zodpovědět jedině nějaká další revoluce. Buď v lidském jednání, což je podobně reálné jako Malthusova mravní sebekázeň, nebo znovu v efektivitě práce zemědělců.

---

K tématu dále čtěte:

Genetika, potraviny a populační růst. Na genetické inženýrství existují odlišné pohledy

---

Tím přichází řeč na CRISPR, od něhož si vědci právě takovou revoluci slibují. Pokud by bylo možné geneticky upravovat plodiny tak, aby byly odolnější, bohatší, výživnější, chutnější a zdravější, než jak je známe dosud, byl by přízrak malthusiánské katastrofy zažehnán, nebo alespoň znovu odložen.

Nepoddajná pšenice

Jak je zmíněno výše, na management jednotlivých vlastností organismů je třeba vyznat se v jejich genetickém kódu. Genetici si proto berou do práce nejrůznější plodiny – především zmíněné pšenici, kukuřici a rýži plus sóju – a louskají jejich genomy, až se hory zelenají. A nese to výsledky. Už v roce 2002 takhle zmapovali kód rýže, v roce 2008 zmapovali sójový bob a o rok později dobyli i kukuřičný genom.

Pšenice dlouho vzdorovala. To bylo mrzuté, protože je ze všech zmiňovaných plodin nejdůležitější. Roste na větší ploše než kterákoli jiná užitečná rostlina a je zdrojem dvaceti procent veškerých lidmi zužitkovávaných kalorií. Ale není to zadarmo – její genetický kód je jeden z nejsložitějších, jaké současná věda zná. Pro ilustraci, v roce 2002 dešifrovali vědci genom první rostliny vůbec, huseníčku rolního. Pro vědce to je Arabidopsis thaliana, zatímco my ostatní jej známe jako takový pitomý plevel, který roste i v Čechách. Jeho genom má 135 milionů položek; tušíme, že vyznat se v tom není zrovna jednoduché. Lidský genom jich už má tři miliardy, ale kam se hrabe na pšenici, která jich má miliard šestnáct.

Nobelista. Američan Norman Borlaug dostal za genetické modifikace obilí Nobelovu cenu míru

Aby toho nebylo málo, jsou uspořádány ve třech vrstvách. Jak píše časopis The Atlantic: „Jako byste skládali puzzle obrázku modré oblohy ze šestnácti miliard dílků, které dávají smysl, až když jsou ve třech vrstvách na sobě. Vědci tomu říkají hexaploidní genom; jednodušeji řečeno je to obrovský opruz.“

Není tedy divu, že pšenice vzdorovala (jen se zeptejte soudruha Lysenka). Od prvních let 21. století na zmapování jejího genomu pracovaly stovky vědců z devatenácti zemí, sdružených v International Wheat Genome Sequencing Consortium (IWGSC), stálo to pětasedmdesát milionů dolarů a čtrnáct let práce a až letos mohla šéfka týmu Kellye Eversoleová oznámit úspěch. „Je to opravdový zázrak,“ sdělila Atlantiku upřímné, byť ne zcela vědecké zhodnocení svého počinu.

Vyhráno ještě není

Neznamená to, že by byla ruka docela v rukávě. Zaprvé, lidé z IWGSC zkoumali odrůdu pšenice zvanou čínské jaro, což je „rostlina, kterou by většina pěstitelů za pšenici nepovažovala“, jak Eversoleová sama přiznává.

Zadruhé, k praktickému využití bude nejprve třeba přiřadit jednotlivým genům vlastnosti, jež nesou. Třeba takový gen se sexy jménem TraesCS3B01G608800 má odnepaměti dohlížet na to, aby pšeničné stonky byly dostatečně pevné, ačkoli jsou duté. Pěstitelům se však dutý stonek nehodí. Jednak je méně odolný v případě suchého počasí (jehož podíl na klimatu Země roste), jednak poskytuje parádní útočiště všem možným cizopasníkům, kteří snižují výnosy, kazí kvalitu zrna a vůbec dělají neplechu. Podle IWGSC stačí přidat do genetického kódu pšenice na správném místě pár kopií zmíněného genu TraesCS3B01G608800 – a stonek naroste pěkně plný. Sbohem, parazité!

---

Zemědělské dotace se musí změnit. A spotřebitel také

---

Další překážka je regulatorní. A samozřejmě jsou tu dosud neznámé vedlejší účinky; nikdo neví, co se stane, až se budou upravené plodiny masově pěstovat v nepřirozeném prostředí, což je konec konců jedním z cílů celého toho snažení.

Takové vedlejší účinky souvisejí s expanzí jednotlivých oborů lidské činnosti, jež si mnohdy konkurují, aniž by to tušily. Jako příklad lze uvést osud dvou mohutných světových řek, severoamerické Mississippi a čínské Jang-c’-ťiang. Prvně jmenovaná splavuje hnojiva z celého svého toku do Mexického zálivu; všechny ty živiny přejí růstu sinic, jež bezvadně prosperují – a dusí veškerý ostatní život. Bezprostředním dopadem na tamní jídelníček je stále obtížnější rybolov, protože který vodní organismus může, prchá z mississippské delty pryč.

Jang-c’-ťiang trpí problémem právě opačným, ačkoli stejně nežádoucím. Mohutné přehrady projektu Tři soutěsky v součinnosti se suchem snížily u ústí řeky její hladinu, a tak podle zákonů fyziky vtéká mořská voda stále hlouběji do říčního koryta. Pěkně tak prosoluje tamní půdu, na níž tím pádem dohromady nic neroste. Ztráta úrodné půdy je přitom to poslední, čeho je Číně třeba.

Optimisté doufají, že nové, relativně šetrné genetické úpravy základních plodin dokážou podobným trablům předcházet, případně dokonce napravovat pochybení z minulosti. Ani tak však nikde není psáno, že nová pšenice, rýže, sója a kukuřice dokážou kopírovat tempo lidského populačního růstu, navíc spojeného se stoupající náročností na jídelníček.

Podle odhadů OSN bude třeba do zmiňovaného roku 2050 potravinovou produkci zdvojnásobit, ačkoli lidí má do té doby přibýt „pouze“ zhruba šestina. Zbytek nárůstu jde na vrub většímu apetitu, zejména pokud jde o maso (viz graf). Vezměme v potaz, že jedna kalorie masa stojí v průměru deset kalorií rostlinných. Logicky z toho plyne, že biftek se nejspíš nestane doménou chudých Afričanů, jak si mnozí na Západě představují pokrok. Naopak, lze očekávat, že z něho zanedlouho bude běžně nedostupný přepych i na Západě.

Minidobytek a řasy

Zjevně viditelnou, ale v praxi neprostupnou cestou k vylepšení situace, je omezení odpadu. Podle statistik FAO, úřadu OSN přes jídlo, dnes likvidujeme plnou třetinu potravin, jež vyrobíme (viz graf). Politické, ekonomické a logistické skutečnosti však nedovolují doufat v razantní změnu.

Vše uvedené vede k tomu, že se lidé poohlížejí po nových zdrojích potravy i tam, kde by za normálních okolností nehledali (viz box). Pokud dojde na vizi budoucnosti, s níž počítá britská Společnost pro experimentální potravinářství, budeme hmyzu říkat minidobytek, aby nám víc chutnal, na večeři z mořských řas budeme obdivovat tempo, jímž nám vyrostla před očima, v normě bude i hamburger ze zkumavky. K tomu všemu si budeme pouštět speciálně sestrojenou hudbu, jež nám bude chuťový vjem takového oběda zpříjemňovat.

Zdroje: BBC, Science

Ani to však nezaručuje mnoho. Letos v dubnu zveřejnili vědci z massachusettského Institute of Technology a mnichovské Ludwig-Maximilians-Universität výsledky studie o „evoluční sebevraždě“. Pokusné bacily rozvinuly pěkně po Darwinovsku vlastnosti, které svým individuálním nositelům poskytly krátkodobou výhodu, ovšem pro celou populaci byly zanedlouho smrtící. To je v rozporu s Malthusovým postulátem o regulaci populace v zájmu zachování druhu. Jeho úvaha o tom, že lidstvo zachrání až hladomory a ničivé války, najednou vypadá nikoli jako černý scénář, nýbrž jako víceméně optimistická předpověď.

A alternativa? Důvěra v lidi, kteří pracují na nových a nových inkarnacích pšeničného zázraku.

Dále čtěte:

Neduživé zrno. Měnící se klima ničí český slad

V Česku přestala mizet bramborová pole. Díky novým skladům

Přestali jsme uvažovat selským rozumem, říká ekolog Josef Fanta

V Německu hnije úroda. Nemá ji kdo sklízet

---