Forsker: Genteknologien CRISPR kan gøre landbruget bæredygtigt
Danske forskere mener, at man ved hjælp af genteknologien CRISPR kan dyrke nye bæredygtige afgrøder, der blandt andet er uafhængige af kunstgødning og ikke skal sås hvert år.
Afgrøder bæredygtig GMO CRISPR gener

Danske forskere mener, at genteknologien CRISPR er vejen frem til at gøre landbruget mere bæredygtigt. (Foto: Shutterstock)

Danske forskere mener, at genteknologi er vejen frem, hvis vi skal have et bæredygtigt, det vil sige mere miljøvenligt og CO2-neutralt, landbrug i fremtiden.

Historien kort
  • Forskere vil bruge en genetisk saks til at gøre landbrugsafgrøder mere miljøvenlige.
  • Forskerne mener, at det genetiske værktøj ikke vil gøre afgrøderne til GMO, da de ikke sætter nye egenskaber ind i afgrøderne, men i stedet fjerner egenskaber fra vilde planter.
  • Måske skal vi hellere ændre på vores adfærd i stedet for landbruget, siger anden forsker i en kommentar.

Mennesket er ifølge forskerne afhængigt af for få afgrøder, mens naturen er fyldt med en masse potentielle afgrøder, som eksempelvis kan klare sig med mindre gødning eller ikke skal sås hvert år.

De planter kan ifølge forskerne give landbruget et markant løft og gøre det mere bæredygtigt, hvis man med eksempelvis genteknologien CRISPR fjerner gener, som vil gøre planterne kommercielt interessante.

Sådan lyder konklusionen i en netop offentliggjort artikel i det videnskabelige tidsskrift Trends in Plants Sciences.

Her argumenterer forskere fra Københavns Universitet for, at tiden nu er kommet til at bruge CRISPR til at løse nogle af de problemer, som landbruget og verden står overfor med for eksempel overforbrug af gødning.

»Det er et nyt koncept. Vi er i dag afhængige af nogle ganske få afgrøder, og dem prøver vi at presse alt ud af. Her siger vi: 'Hvorfor ikke se, om vi kan finde mere attraktive planter i naturen med en masse attraktive egenskaber og gøre dem til afgrøder i stedet for?' Det kan løse en masse af de problemer, som vi står overfor,« fortæller professor Michael Broberg Palmgren fra Institut for Plante - og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet.

Bælgplanter kan trække næring ud af luften

Et problem er, at vi bruger meget kvælstof som gødning til at få planterne til at vokse. Det forurener grundvandet, udleder CO2 i atmosfæren og koster mange penge.

Kort om CRISPR

Kort fortalt er CRISPR en DNA-saks, der meget præcist og billigt kan klippe i gener fra alle tænkelige organismer.

Forskerne kan slå gener i stykker, de kan udbedre fejl, de kan lave ændringer, og de kan manipulere. Kun fantasien sætter grænsen.

Forskere over hele verden har kastet sig frådende over CRISPR-teknologien, der giver dem mulighed for nemt og billigt at ændre på gener i alt fra bakterier og byg til mus og mennesker.

Læs f.eks. Milepæl for CRISPR: Første forsøg på mennesker

Du kan læse mere om, hvordan CRISPR fungerer i artiklen her.

Det virker tosset at dynge markerne til med gødning, når man tænker på, at 80 procent af Jordens atmosfære består af kvælstof, men det kan afgrøder som ris, hvede, og majs ikke udnytte, og derfor er landmænd nødt til at gøde deres marker i stedet for.

Der findes dog planter, som i et samarbejde med bakterier kan udnytte atmosfærens kvælstof, og dem bør man i langt højere grad skele til for at finde fremtidens afgrøder, siger forskerne.

Disse planter inkluderer blandt andet bælgplanter, som er fra samme familie som ærter og bønner.

»Tankegangen er, at der findes en masse bælgplanter i naturen, som vi ikke udnytter i dag. Hvorfor ikke udnytte dem i stedet for at være så afhængige af eksempelvis hvede og ris, som ikke har de samme gavnlige egenskaber og samtidig koster både gødning at dyrke og skader miljøet? Med CRISPR kan man ændre på generne i vilde bælgplanter, så de får nogle af de egenskaber, som vi kan bruge til noget,« forklarer Michael Broberg Palmgren.

Hvede muteret to gange

Domesticering af bælgplanter er ikke den eneste måde at gøre landbruget mere bæredygtigt på.

Når det eksempelvis gælder hvede, fortæller Michael Broberg Palmgren, at det er helt tilfældigt, at den endte med at blive en af de mest dyrkede afgrøder på Jorden.

Hvede er fra naturens side tilpasset til at gå i stykker, når den bliver moden, så den kan sprede sine frø med vinden. I en landbrugssammenhæng er det problematisk at dyrke så skrøbelig en afgrøde, hvor alt det spiselige falder på jorden, når man vil høste det.

For det andet sad hvedekornene oprindeligt fast i hårde skaller, som det var meget svært for fortidens bønder at få dem ud af.

Dog opstod der, uafhængigt af hinanden, en række mutationer i hveden, som gjorde, at den på et tidspunkt for flere tusinde år siden blev attraktiv at dyrke.

En mutation medførte, at hveden ikke gik i stykker, når den blev moden, og en anden betød, at hveden ikke på samme måde havde en beskyttende skal omkring kornet.

Disse to egenskaber fremelskede fortidens hvededyrkere i hveden, så den i dag ser ud og opfører sig, som den gør.

»At hveden blev attraktiv skyldes, altså en række mutationer, som slog gener i stykker. Vi ved i dag, hvor i genomet de mutationer fandt sted, og de mutationer kan man med CRISPR genskabe i andre græsarter, som måske har mere interessante egenskaber, end hvad hvede kan byde på,« siger Michael Broberg Palmgren.

Afgrøder bæredygtig GMO CRISPR gener

Hvede er en af de mest dyrkede afgrøder på Jorden, men hvede lever kun ét år, hvorfor landmænd skal så den på markerne år efter år. Det samme gælder afgrøder som ris og majs. Her kunne nye afgrøder potentielt være mere bæredygtige. (Foto: Shutterstock)

Kan med fordel dyrke flerårige græsarter

Som eksempel nævner Michael Broberg Palmgren, at hvede er en ét-årig græsart. Det vil sige, at den kun lever ét år, og at landmænd skal så den på markerne år efter år.

Det samme gælder afgrøder som ris og majs.

Forskel på GMO og CRISPR

I traditionel genmanipulering af organismer (GMO) kan forskere eksempelvis tage gener fra én plante og putte dem ind i en anden. Det kan blandt andet være gener, der gør planten modstandsdygtige overfor visse insekter.

CRISPR eller CRISPR/Cas9 er et molekylært værktøj, som forskere kan bruge til meget præcist at ødelægge specifikke gener.

Ifølge forskerne fra Københavns Universitet er der stor forskel på at slå et gen i stykker og importere gener fra andre organismer.

I naturen findes der til gengæld flerårige græsarter, der bliver ved med at blomstre år efter år, hvilket i en landbrugssammenhæng kan være en interessant kvalitet.

Flerårige græsser stikker desuden deres rødder dybere i Jorden og suger mere af jordens næring til sig, så de ligesom bælgplanterne ikke har brug for at blive gødet så meget.

Udvaskningen af næringsstoffer fra jord med flerårige græsser er også mindre, da rødderne holder bedre fast i dem.

»Flerårige græsser vil være mere bæredygtige end etårige græsser. Derfor giver det mening at se, om vi i en flerårig græsart kan fremelske nogle af de egenskaber, som vi godt kan lide ved hvede. Da vi kender til de mutationer, som oprindeligt gjorde hvede attraktiv, kan man med CRISPR slå de samme gener ud og meget let opnå dem i en flerårig græsart,« forklarer Michael Broberg Palmgren.

Slippe for import af GMO-soja fra Sydamerika

En helt tredje måde at bruge CRISPR til at gøre landbruget mere bæredygtigt er ifølge Michael Broberg Palmgren at rette op på nogle af de absurditeter, der findes i nutidens landbrug.

Eksempelvis producerer vi i Danmark en masse raps, som vi laver olie af.

Efter rapsen er blevet presset, står landmændene tilbage med en proteinkage, som de potentielt kunne fodre grise, køer og fjerkræ med, hvis det ikke lige var, fordi proteinkagen er fyldt med glukosinolater, som er et giftstof, der i for store mængder er giftige for dyr.

I stedet for at udnytte ressourcen, der ligger lige for hånden, importerer vi i Danmark sojaprotein fra Argentina.

Soja er en bælgplante, som i Argentina er genmanipuleret – ergo en GMO-afgrøde.

»Alt kød fra Danmark, som ikke er økologisk, er fodret med GMO-afgrøder, fordi vi ikke selv vil ændre på de afgrøder, som vi har her, og gøre dem spiselige for vores landbrugsdyr. I stedet importer vi i dyre domme protein fra udlandet. Det giver i min verden ikke mening,« siger Michael Broberg Palmgren.

CRISPR kan gøre raps mindre giftig

Michael Broberg Palmgren ser to forskellige løsninger, som kunne gøre dansk landbrug langt mere bæredygtigt ved at udnytte planter i Danmark frem for at importere planteprotein fra udlandet.

For det første kunne man ifølge forskeren bruge CRISPR til at slå gener ud i rapsplanten, så landmænd kan bruge proteinkagen fra rasp til deres dyr uden at frygte, at grisene får tynd mave.

»Vi kender allerede nu de gener, som er ansvarlig for at transportere glucosinolater ud i rapsens frø. Hvis vi ødelægger dem med CRISPR, vil det fjerne glucosinolater fra proteinkagen, og den kan bruges som foder. Det vil eliminere behovet for at importere enorme mængder sojaprotein fra den anden side af Jorden,« siger Michael Broberg Palmgren.

Vil kultivere bælgplanter i Danmark

En anden mulighed er ifølge forskerne fra Københavns Universitet at se på de bælgplanter, som vokser her i Danmark.

Bælgplanter er fyldt med protein og derfor velegnede som foder til dyr.

Michael Broberg Palmgren nævner planten lupin, der producerer proteinholdige frø, men ligesom rapsplantens frø er frø fra lupin giftige.

»Igen kan vi identificere det gen, som er ansvarlig for at transportere det stof, som gør lupin giftig, ud i frøet og slå det ud med CRISPR. Det vil gøre, at vi kan dyrke lupin som foder til vores landbrugsdyr uden at være afhængige af argentinsk GMO-soja,« siger Michael Broberg Palmgren.

Afgrøder bæredygtig GMO CRISPR gener

CRISPR kan bruges, hvis man vil slukke for produktionen af giftstoffer, give planter resistens mod sygdomme eller ændre olieindholdet i plante. (Foto: Shutterstock)

Vil sætte fart på en naturlig proces

Ifølge Michael Broberg Palmgren vil det ikke gøre afgrøderne til GMO, hvis man klipper i et gen og på den måde fjerne en uønsket egenskab ved de planter, som vi ønsker at bringe ind i landbruget.

I stedet, mener han, at man bare vil gøre, hvad der helt naturligt sker i vilde planter hele tiden.

»Der opstår mutationer i naturen hele tiden, og her sker det bare lidt mere målrettet. Det vil jo ikke være det samme som at prøve at sætte gener fra en fisk ind i en tomat eller noget i den retning, som ikke kan ske naturligt,« forklarer Michael Broberg Palmgren, der pointerer, at der er en klar forskel på at slå et gen i stykker og importere gener fra andre organismer.

Forskeren forklarer, at CRISPR også vil være meget mere præcist end de nuværende metoder til at fremelske forskellige egenskaber i planter.

I dag bruger planteforædlere kemikalier og stråling til at få afgrøder til at mutere. Efterfølgende lader de afgrøderne vokse for dermed at finde ud af, hvilke interessante egenskaber de har fået.

»Med kemikalier og stråling skaber man mutationer i blinde. Vi vil gøre det meget mere målrettet. Desuden tilfører vi ikke noget. Vi vil udelukkende slå gener ud for på den måde at få afgrøder til at få egenskaber, der kan gøre landbruget mere bæredygtigt,« siger Michael Broberg Palmgren, der dog også godt er klar over, at nogle mennesker vil se det som GMO, hvis man ændrer planter med CRISPR.

»Det må være et juridisk spørgsmål, om det er det ene eller det andet,« siger han.

Forsker: CRISPR kan være en god mulighed

Rikke Bagger Jørgensen er seniorforsker emeritus ved DTU Miljø på Danmarks Tekniske Universitet og har i mange år arbejdet med planteforædling og muligheden for at tilpasse planter til klimaforandringer, men hun er ikke en del af det nye review.

Rikke Bagger Jørgensen har dog læst den artikel, som Michael Broberg Palmgren med kollegaer har publiceret, og hun er enig i, at værktøjer, som eksempelvis CRISPR, kan være nyttige og smarte i forædling.

Ifølge seniorforskeren vil teknikken især have et potentiale, hvor der kun er tale om at ændre enkelte egenskaber, hvor egenskaberne har en simpel genetisk baggrund.

»Taler vi om at slukke for produktionen af giftstoffer, give planter resistens mod sygdomme eller ændre olieindholdet i plante, er CRISPR sikkert et godt valg,« siger Rikke Bagger Jørgensen.

Ikke realistisk at lave store ændringer

Rikke Bagger Jørgensen mener dog også, at man i den nye artikel får det til at lyde lidt for lovende i forhold til domesticering af vilde arter.

Hun fortæller, at de fleste vilde planter ikke bliver til afgrødeplanter, fordi de får en eller nogle få domesticerede egenskaber. De vil stadig have mange vilde egenskaber, og de fleste af disse egenskaber er ifølge seniorforskeren hver især kodet af mange gener spredt over genomet.

»Så er der tale om et voldsomt genom-editeringsarbejde, som jeg ikke ser som værende realistisk. Det er mere sandsynligt, at genom-editering vil kunne anvendes på arter, der allerede er tæt på at kunne dyrkes, og hvor kun få, simple egenskaber behøver at blive ændret,« mener Rikke Bagger Jørgensen.

»Om planter, der er blevet genom-editeret, vil blive accepteret af forbrugerne, vil som også nævnt i artiklen afhænge af mange forhold, eksempelvis om de vil blive opfattet som GMO, og om de er nyttige for forbruger og samfund. Det er ikke lige til at forudsige.«

Afgrøder bæredygtig GMO CRISPR gener

CRIPSR kan gøre udbyttet af afgrøder større og behovet for pesticider mindre, men det er ikke sikkert, at CRISPR kan bruges på alle vilde arter. (Foto: Shutterstock)

Ikke etisk problematisk at bruge CRISPR

Mickey Gjerris er lektor i bioetik ved Sektion for Forbrug, Bioetik og Regulering på Københavns Universitet, og han har også læst det nye studie.

Han fortæller, at CRISPR er en del af et større slagsmål om, hvad man fra politisk side vil give lov til at gøre for at få de afgrøder, man gerne vil have, og hvad man ikke vil give lov til.

Personligt har Mickey Gjerris ikke noget problem med CRISPR og ser ikke, at det skulle være værre at bruge CRISPR til at opnå ønskede egenskaber i afgrøder end at overhælde plantefrø med kemikalier og bestråle dem for at få dem til at mutere til noget, som man kan bruge.

Han tror heller ikke, at de genmanipulerede afgrøder udgør en større sundheds- eller økologisk risiko end afgrøder, der er skabt ved traditionel forædling.

»De fleste mennesker ved nok ikke en gang, at man bruger kemikalier og stråling for at lave de afgrøder, som vi har på markerne i dag, og de vil nok ikke bryde sig om at vide det. Jeg ser ikke den store forskel på de to. Det betyder dog ikke, at bare fordi vi gør tingene på én måde, som er unaturlig, at det så samtidig gør det okay at gøre tingene på en anden måde, som er unaturlig,« siger Mickey Gjerris.

Mickey Gjerris forklarer, at man lige så godt kan se på, om de nuværende metoder til at fremelske egenskaber i afgrøder skal under strengere kontrol, som man kan se på, om CRISPR skal gøre lovligt inden for planteforædling.

»Det går begge veje,« siger han.

Bør tilpasse os naturen i stedet

Mickey Gjerris anbefaler, at vi i den sammenhæng kigger grundigt på alle de teknologier, som vi har til rådighed, og ser på de problemer, som vi kan løse med dem.

Er formålet eksempelvis at gøre afgrøder resistente overfor skrappe pesticider, så landmænd kan sprøjte deres marker endnu mere, bør vi ifølge bioetikeren ikke nødvendigvis gøre det lovligt at bruge teknikkerne efter forgodtbefindende.

Kan man derimod skabe en værdi for samfundet eller for verden, er det potentielt en helt anden sag.

Her kunne man forestille sig, at man ved CRIPSR kan gøre afgrøder mindre giftige eller mere modstandsdygtige overfor insekter, så udbyttet blev større for den enkelte landmand og behovet for pesticider mindre.

Mickey Gjerris mener dog, at vi først og fremmest skal beslutte os for, hvilket natursyn vi gerne vil have, og om genteknologi bare er endnu et redskab til at ændre på verden, så vi ikke behøver at ændre på os selv.

»Skal vi ændre på naturen på den ene eller den anden måde, så den passer til vores behov, eller bør vi egentlig ikke tilpasse vores behov, så vi kan bruge naturen, som den er? Konventionelt landbrug, forædling og CRISPR arbejder alle for at opfylde vores præferencer for en afgrøde, så vi kan blive ved med at leve på den måde, som vi altid har gjort. Der er dog en stor bevægelse i samfundet om at gøre tingene mere økologisk og nøjsomt, og hvis vi alle sammen gør det, er der måske slet ikke behov for at ændre på naturen,« siger Mickey Gjerris.

bestil_en_forsker_banner_forskningens_doegn

Bestil en Forsker giver alle mulighed for gratis at få besøg af en forsker i uge 17, når Forskningens Døgn løber af stablen.

Hvis du vil bestille en forsker, skal du finde det foredrag, du gerne vil høre, i foredragskataloget på Forsk.dk.

Under hvert foredrag finder du mere information, og du kan se, hvilke dage det kan bookes.