Kan dyrke fram alger som spiser oljesøl

Mens dagens bonde kan skue utover sin bugnede åker fra låvebrua, kan framtidens bonde se utover havets åker fra strandkanten. Kanskje dyrker han alger som kan rense forurenset sjøvann.

Publisert
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)
(Illustrasjonsfoto: www.colourbox.no)

Genomet og genmodifisering

Genomet ligger inne i hver cellekjerne

Genomet inneholder hele arvestoffet (DNA, kromosom, gener)

En menneskecelle inneholder to meter DNA. Også mikroalger kan ha like langt DNA.

En menneskecelle inneholder drøyt 20 000 ulike gener

Ved sekvensering av DNA kommer informasjonen ut som en tekst representert ved fire bokstaver (ATGC), inntil 3 milliarder i én eneste celle.

Ved genmodifisering legger man til eller fjerner et område med noen hundre bokstaver for å endre organismens egenskaper.

Verdens befolkning vokser raskt, og fram mot 2050 vil matproduksjonen måtte økes med anslagsvis 70 prosent. Det skal skje på omtrent samme landareal som i dag. Det synes som en umulig øvelse.

Løsningen kan ligge i havet. Det utgjør mer enn to tredjedeler av kloden, og er en stor ressurs – på mange måter.

I dag kommer kun fem prosent av matproduksjonen fra havet. Fisk er det vi primært høster herfra, men havet er fullt av andre organismer og ressurser.

– Mesteparten av biomassen i havet er alger, og produksjonen kan mangedobles. Her er det mye å hente, sier Atle Bones, professor i biologi ved NTNU.

Mer mat fra sjøen

Denne biomassen kan brukes til næring. I nær framtid er det aktuelt å dyrke tang og tare til dyrefôr. Det vil frigjøre dyrkamark på land brukt til fôrproduksjon. Jorda kan da i stedet brukes til å dyrke menneskemat.

Flere prøveprosjekt med tareproduksjon er i gang langs kysten. Taren inneholder karbohydrater og proteiner, og kan også brukes for å lage bioetanol.

Og bioetanol kan muligens erstatte vegetabilske råvarer i fiskefôret. I dag brukes blant annet villfisk og plantefrø fra soya og raps i fôret.

Vinn-vinn-situasjon

Havet byr på store uutnyttede ressurser. (Illustrasjonsfoto: Photos.com)
Havet byr på store uutnyttede ressurser. (Illustrasjonsfoto: Photos.com)

Tareproduksjon rundt oppdrettsanlegg gir dessuten en vinn-vinn situasjon. Avføring fra oppdrettsanlegget forurenser vannet med næringssalter.

Dette er ren næring for algene, slik at de vokser raskt, samtidig som de renser vannet.

Et ekstra pluss er at algene binder karbondioksyd (CO2), og dermed bidrar med nyttig karbonfangst.

Tang og tare som menneskemat er også et scenario i en ikke altfor fjern framtid. Det skjer allerede i asiatiske land som Kina og Japan.

Det står skrevet i genene

Når det gjelder havets ressurser, har de ørsmå mikroalgene et stort potensial. Bare en brøkdel av disse encellealgene er kartlagt.

Mikroalgene byr både på store muligheter og store mysterier.

– Grunnen til at vi har begynt å forske på alger, er at vi har fått nye verktøy som gjør at vi kan studere hele genmaterialet under ett. Vi kan sekvensere hele genomet altså arvestoffet, og studere hvilken funksjon hvert gen har i organismen, sier Bones.

Naturens eget renseanlegg

Når forskere studerer genomet inne i cellekjernene, er de interessert i å finne ut hvordan cellene fungerer – og hvorfor de oppfører seg på den ene eller den andre måten. 

For eksempel finnes det gener som koder for proteiner som tillater algene å eliminere giftige stoffer. Dette er interessant i forhold til oljeforurensning og miljøovervåkning.

– Dette kan brukes på mange måter. Det kan utvikles sensitive systemer for miljøovervåking basert på mikroalger som kjenner igjen giftige stoffer i havet. Og det kan utvikles organismer som spiser opp oljesøl, forklarer Bones

Banebrytende forsøk

Bones beskriver den bioteknologiske utviklingen de siste ti årene som fantastisk.

– Da jeg begynte med planteforskning for 25 år siden, kunne man ta doktorgrad på ett eneste gen. Det var som å beskrive en hel fotballkamp ut fra foto av en fotballspiller. 

– I dag kan vi studere aktiviteten til alle genene samtidig, og målingene kan gjøres i løpet av noen få dager, forteller Bones.

Analysen av de gigantiske datasettene slik forskning samler, tar imidlertid lenger tid, i og med at et genom kan inneholde 40 000 gener.

– Forskningsområdet som studerer hele algegenom samt funksjonen til og samspillet mellom genene, proteinene og metabolittene er i ferd med å ta av, forteller Bones.

Organismens strekkode

Hele arvemassen (genomet) til en plante ble presentert for første gang i 2000. Vårskrinnblom (Arabidopsis thaliana) fikk æren av å være først ute fordi den har en kort livssyklus og et genom som er langt mindre komplekst enn hos mer kjente vekster.

Forskere kartlegger mikroalgers egenskaper ved å studere algens genmateriale. (Foto: Bjørnar Sporsheim)
Forskere kartlegger mikroalgers egenskaper ved å studere algens genmateriale. (Foto: Bjørnar Sporsheim)

Kunnskapen har gitt forskerne en genetisk verktøykasse som brukes i studiet av andre planter.

I 2005 ble risens genom kartlagt, og fire år senere ble maisgenomet presentert. Arbeidet med den tredje store matplanten, hvete, er godt i gang.

Genmodifisering

Når man kartlegger hvilke egenskaper hvert enkelt gen har og hvordan det fungerer, er det kort vei inn til det omdiskuterte temaet genmodifisering. Altså endring av gener.

Ved å forsterke enkelte egenskaper i genet og kanskje fjerne andre egenskaper, endrer organismen seg.

– Genmodifisering har vi drevet med i tusen år. Mennesket har alltid søkt å påvirke og foredle plantenes egenskaper, sier Bones.

Ved å dyrke fram de plantene som tilpasser seg best til omgivelsene og som gir best avkastning, endres plantens egenskaper. Forskjellen er at vi i dag kan gjøre det mekanisk, og at vi dermed kan styre prosessen samt gjøre endringene raskt.

Atle Bones sto bak den første genmodifiserte plante i Norge i 1986 og har vært aktiv i arbeidet med å få på plass en genteknologilov.

Loven ble vedtatt i 1993 og regulerer framstilling og bruk av genmodifiserte organismer. Det ligger enorme muligheter innen feltet genmodifisering – og det finnes mange faremomenter.

– Genmodifisering må vurderes fra produkt til produkt, mener han.