På Insitut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet forsker man på plantegener ved hjelp av CRISPR. Her vårskrinneblom som har blitt «genmodifisert» ved hjelp av CRISPR.  (Foto: Marie Barse)
På Insitut for Plante- og Miljøvidenskab på Københavns Universitet forsker man på plantegener ved hjelp av CRISPR. Her vårskrinneblom som har blitt «genmodifisert» ved hjelp av CRISPR. (Foto: Marie Barse)

Kan GMO redde verden?

Genredigering kan gjøre planter mer motstandsdyktige, slik at de trenger mindre gjødsel og sprøytegift.

Published

Du står ved brødhylla i supermarkedet. I den ene hånden holder du en pakke grovbrød med et økomerke på siden. I det andre et lignende brød, men med et helt annet merke: GMO.

«Usj!» Det skal du i hvert fall ikke ha! Slik tenker antagelig mange av oss. Genmanipulering er jo farlig og unaturlig. Det er den klassiske fortellingen om GMO.

Men mange forskere påpeker at frykten for GMO er ubegrunnet, og at forbrukernes skepsis hindrer utviklingen av et mer bærekraftig landbruk:

– Alle ledende forskere innen GMO er enige om at genteknologi ikke er farlig i seg selv. Det er et av de områdene det er forsket mest på, og det er fortsatt ikke funnet eksempler på at GMO er noe man skal være redd for, sier Stefan Jansson, som er leder av Avdeling for plantefysiologi fra Umeå Universitet i Sverige.

Hvis genmodifisering av planter brukes på den riktige måten, kan det faktisk være med på å redde verden ved å gjøre avlingene våre mer motstandsdyktige, slik at de trenger mindre gjødsel og sprøytemidler, mener forskerne – også de mer skeptiske. Det kan du lese mer om i denne videnskab.dk-artikkelen.

Forskere: GMO er ikke farlig

Jansson er en av talsmennene for genetisk redigering av planter.

Han forsker på bruken av CRISPR til å klippe i planters arvemasse. Han driver grunnforskning for å forstå ulike geners rolle i planter. Det gjør han ved å klippe i gener.

Jansson er kritisk til miljøorganisasjoner som er mot alle former for genredigering og til EUs veldig strenge GMO-lovgivning, som gjør det stort sett umulig å dyrke genmodifiserte planter til menneskemat i EU.

– Det er ingen eksempler på at GMO har spredt seg ukontrollert i naturen. Det er ingen eksempler på at GMO-avlinger er usunne å spise, sier han.

– Hvis vi ser på matvaresikkerhet og en mer bærekraftig matproduksjon, kan genredigering spille en viktig rolle for å redde verden. Vi kan skape planter som krever mindre gjødsel og mindre sprøytegift, sier han.

Michael Palmgren, professor ved institutt for plante- og miljøvitenskap ved Københavns Universitet, er enig.

– GMO er bare et verktøy. Alle verktøy kan brukes både hensiktsmessig og uhensiktsmessig. Det er resultatet som må vurderes, sier han.

Radioaktiv stråling og giftige kjemikalier

Måten matplantene våre er utviklet på, er faktisk ikke naturlig. Det er lenge siden bonden gikk fra plante til plante og valgte ut frø fra de beste plantene og brukte dem til såkorn.

Tradisjonell planteforedling handler om å skape mutasjoner i plantenes DNA, som gir et bedre utbytte for bonden. For eksempel større tomater eller flere poteter per plante.

Mutasjoner oppstår naturlig når det oppstår en skade på en celles DNA. Planteforedling handler altså om å skape de riktige skadene og dermed de riktige mutasjonene i arvemassen til plantene.

Det gjør man tradisjonelt med radioaktiv stråling og kjemikalier. Det er for øvrig grunnen til at radioaktiv stråling og noen kjemikalier kan gi kreft.

– Ved tradisjonell planteforedling forsøker man å skape økt genetisk variasjon med de verktøyene som står til rådighet. I håp om at man raskt får skapt noen mutasjoner som vil være nyttige, forklarer Palmgren.

Dermed har vi fått store tomater ved å ødelegge den delen av DNA som bremser veksten. Tomater var opprinnelig på størrelse med blåbær.

– Planteforedling handler i prinsippet om å ødelegge gener. Man tilfører ikke noe nytt, understreker Palmgren.

Gener ødelegges i blinde

Når man muterer planten for å få en ønsket egenskap, skjer det også mutasjoner andre steder, uten at man nødvendigvis har oppdaget det.

– Du ser bare at potetene er litt større, og at frøene fortsatt spirer og vokser som de skal, men oppdager ikke hvis det har skjedd utilsiktede mutasjoner, sier Palmgren.

Gjennom tradisjonell planteforedling har plantene våre mistet naturlige evner til å ta opp nok næring og å motstå angrep fra sopp og bakterier.

– Ved å klippe i plantenes arvemasse med den nyeste teknologien, kan vi unngå dette, sier Palmgren.

Slukker gener på en målrettet måte

I et låst skap i et kjellerrom under Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet dyrker postdoktor Jeppe Thulin Østerbergs CRISPR-planter. (Foto: Marie Barse)
I et låst skap i et kjellerrom under Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet dyrker postdoktor Jeppe Thulin Østerbergs CRISPR-planter. (Foto: Marie Barse)

CRISPR er den nyeste metoden forskerne bruker til å endre på plante-DNA. CRISPR er basert på et enzym som kan guides til et helt bestemt sted på DNA-rekken, som det klipper over.

– Når DNA-et blir klippet over, vil planten reparere skaden og samle endene igjen. Men enzymet vil klippe genet igjen. Det fortsetter å klippe til det skjer en mutasjon som gjør at genet endrer seg litt, forklarer Jeppe Thulin Østerberg, som er postdoktor ved Institut for Plante- og Miljøvidenskab ved Københavns Universitet.

Nå gjenkjenner ikke enzymet DNA-strengen lenger og slutter klippe. Og da har du en mutant.

Den metoden kan brukes til å slå av uønskede gener i en plante.

Vi kan ta hvete som et eksempel. Hvete er en av de mest dyrkede gressartene i verden, sammen med ris og mais (ja, mais er faktisk en type gress).

Hvete blir ofte angrepet av soppen meldugg, som i økologisk landbruk kan gjøre stor skade.

I konvensjonelt landbruk sprøyter man gift for å unngå meldugg.

Resistens mot sopp

Vårskrinneblom heter planten. Forskerne eksperimenterer med å skape mutasjoner i det genet som koder for et protein som transporterer sink. (Foto: Marie Barse)
Vårskrinneblom heter planten. Forskerne eksperimenterer med å skape mutasjoner i det genet som koder for et protein som transporterer sink. (Foto: Marie Barse)

Forskere har funnet ut at sporene fra meldugg bruker et spesielt protein på hvetens overflate til å gjenkjenne hveten.

Det gjør at sporene bare bruker energi på å spire når de har landet på nettopp hvete.

– Det er i alt tre gener som gjør at hvete lager det proteinet. Hvis man skrur av de genene, kan ikke meldugg gjenkjenne hveten, og den er dermed resistent overfor soppen, forklarer Michael Palmgren.

Forskere fra Kina har klart å gjøre nettopp dette. De har dermed skapt hvete som ikke må sprøytes mot meldugg. Resultatene ble publisert i 2014 i Nature Biotechnology. Hveten vil imidlertid ikke kunne dyrkes i EU på grunn av GMO-regulering.

Forskere fra Italia har eksperimentert med det samme i vinstokker. Det er stort sett umulig å dyrke vindruer uten sprøytemidler, fordi de angripes av blant annet meldugg.

Derfor er det faktisk tillatt å sprøyte selv økologisk vin med tungmetallet kobber, som fjerner meldugg. Kobber er giftig for mikroorganismer. Hvis man kan fjerne de genene som gjør at meldugg kan gjenkjenne vinplanten, så slipper man både soppsykdommen og sprøytingen.

Å fjerne gener kan altså tilføre nyttige egenskaper og ny robusthet til matplanter.

Reparasjon av skadede gener

Ved å klippe i gener som styrer sinktransporten i planten, håper forskerne å skape planter med høyere innhold av sink. Sinkmangel er et problem i flere fattige land, der barn fødes med svekket immunforsvar og dvergvekst på grunn av mangel på sink. (Foto: Marie Barse)
Ved å klippe i gener som styrer sinktransporten i planten, håper forskerne å skape planter med høyere innhold av sink. Sinkmangel er et problem i flere fattige land, der barn fødes med svekket immunforsvar og dvergvekst på grunn av mangel på sink. (Foto: Marie Barse)

Det er litt vanskeligere å skru et gen på – for eksempel å gi poteten tilbake genet fra den ville poteten som sikrer den mot soppangrep.

– Som oftest vil en utgave av genet fortsatt være der, men det har blitt satt ut av spill av en mutasjon, forklarer Palmgren.

Mutasjonen kan ha oppstått naturlig eller når den har blitt utsatt for kunstige kjemikalier og ekstra radioaktivitet.

Hvis man skal ha liv i et dødt et gen, må man først klippe over DNA-strengen der skaden skal repareres.

Når DNA-et skal samle seg igjen, hjelper man cellen ved å gi den en mal passer til begge ender, men i midten har den opprinnelige sekvensen som skal erstatte den uheldige mutasjonen.

– Man gir cellen en mal som inneholder mutasjonen man gjerne vil klippe inn. Så man setter faktisk ikke inn noe; det er planten selv som lager en kopi av malen, forklarer Østerberg.

Alle de tre forskerne er overbevist om at genmodifisering er en helt avgjørende brikke for å skape en mer bærekraftig matproduksjon.

GMO-lovgivning bremser utvikling

Ifølge Palmgren kan dette viktig arbeidet bli hindret hvis CRISPR havner inn under GMO-reguleringen i EU.

For å få lov til å bruke GMO-planter til dyrefôr, krever det omfattende studier for å vise at plantene ikke sprer seg, og at den ikke er farlig for dyr og mennesker.

Det betyr ifølge Palmgren kostnader på omkring 1 milliard kroner for å få dyrke og selge planten i EU.

– Det er en veldig høy kostnad. Og de eneste som har råd til det, er de multinasjonale selskapene. Det er umulig for mindre aktører å komme inn på markedet, sier han.

Det vil derfor være i storindustriens interesse at CRISPR skal omfattes av GMO-lovgivningen.

– Miljøorganisasjonene hjelper paradoksalt nok den industrien de vil bekjempe, sier Palmgren.

CRISPR bør unntas fra lovgivning

Både Palmgren og Jansson mener CRISPR ikke bør omfattes av GMO-lovgivningen.

Det er det tre grunner til:

  1. Med CRISPR skapes mutasjoner som i prinsippet kunne ha forekommet naturlig, og som man kunne forsøke å skape med tradisjonell planteforedling ved bruk av radioaktiv stråling og kjemikalier.
  2. Forskningen har ikke kunnet vise noen risiko ved genredigering med CRISPR. Og hvorfor bruke masse energi på å regulere noe som ikke er farlig.
  3. Genredigering kan, hvis det får mer utbredelse, skape et mer bærekraftig landbruk med mindre sprøytegift.

Dropp GMO-diskusjonen

Mange av oss har sikkert hatt den oppfatningen at å unngå GMO innebærer å velge noe naturlig. Noe som ikke er mutert på unaturlig vis.

Men det er ikke tilfellet. Alle matplanter er et produkt av mutasjoner som har vært mer eller mindre målrettede.

Førsteamanuensis i bioetikk Mickey Gjerris fra Københavns Universitet mener vi bør ta en diskusjon om hvordan vi regulerer og merker matvarer.

– Vi må forklare for forbrukerne at det finnes en rekke metoder for å endre planters arvemasse, sier han.

Forbrukerne må forstå hvor mye plantenes arvemasser allerede er endret.

Utfordringen at ved tradisjonell foredling vet man faktisk ikke hvor mye man endrer i genene.

Han understreker imidlertid at man også med CRISPR kan oppleve bivirkninger, der enzymet har klippet i DNA-strengen og skapt mutasjoner på steder som ikke var planlagt.

Referanser:

Y. Wang mfl: «Simultaneous editing of three homoeoalleles in hexaploid bread wheat confers heritable resistance to powdery mildew», Nature Biotechnology (2014), doi: 10.1038/nbt. 2969 Sammendrag

S. Pessina mfl: «Knockdown of MLO genes reduces susceptibility to powdery mildew in grapevine», Horticulture Research (2015), doi: 10.1038/hortres. 2016.16

© Videnskab.dk. Oversatt av Lars Nygaard for forskning.no.