Jak předejít hladomorům? Budeme jíst trávy

Počet lidí trpících nedostatkem jídla roste. Stejně jako populace na naší planetě. Tradiční plodiny přestávají stačit a podle některých prognóz hrozí lidstvu další hladomor. "Metody, které nás od něj už jednou zachránily, jsou ale vyčerpány," varuje rostlinný genetik Jaroslav Doležel.

Dvě třetiny veškeré energie získává lidstvo pouze ze čtyř plodin: pšenice, rýže, kukuřice a sóji. Není to trochu problém?

Je to výsledek toho, co se odehrálo před mnoha tisíci lety při vzniku zemědělství. Naši předkové si tyto druhy rostlin vybrali a postupně je zušlechťovali. V souvislosti se změnou klimatu však musíme počítat s tím, že bude nutné doplnit je dalšími druhy, které jsou novým podmínkám lépe přizpůsobeny. Už nyní běží výzkumné programy zaměřené na domestikaci některých planých druhů, které by jednou mohly pomoci se zajištěním dostatku potravy.

Můžete uvést příklad?

Zajímavé jsou třeba některé trávy, jež se vzdáleně podobají planým předchůdcům našich obilovin. Například ve Spojených státech běží výzkumný program zaměřený na domestikaci pýru prostředního a vypadá velmi nadějně. Hlavní motivací je vytvořit novou plodinu, která bude lépe přizpůsobena současným klimatickým podmínkám. Tento druh pýru má mnohem větší a hlubší kořenový systém, takže si snáze poradí s nedostatkem vody. Svými kořeny zlepšuje strukturu a vlastnosti půdy a navíc je vytrvalý: na poli může zůstat i několik let. To je výhodné, protože pak není nutné, aby těžká zemědělská technika kvůli orbě a hnojení rok co rok strukturu půdy poškozovala.

Jak je výzkum pýru daleko?

Nedávno se z jeho obilek podařilo upéct chléb a uvařit pivo. Takže to opravdu vypadá nadějně. Ve srovnání s pšenicí jsou však výnosy stále nízké a zrníčka malá. Američtí kolegové tedy před sebou mají ještě hodně práce.

Již nějakou dobu se mluví o tom, že lidstvu reálně hrozí globální nedostatek potravin. Je to skutečně tak vážné?

Podle údajů z letošního roku opět stoupá počet lidí, kteří trpí hladem, už je jich více než osm set milionů. To je na pováženou. Toto číslo totiž už třináct let klesalo nebo se drželo ve stavu, kdy hladem trpěl jeden z jedenácti obyvatel planety. Nyní už je to jeden z devíti. Podle optimistických vizí se přitom očekávalo, že do roku 2030 hlad ze světa zmizí. Teď však nastal obrat a my bychom to neměli brát na lehkou váhu.

Odhadnete, kdy nám při pokračujícím vývoji přestanou současné zdroje potravy stačit?

Je to velmi ošemetné, existují různé teorie. Podle jedné z nich bude lidstvu v roce 2050 scházet třetina potřebných kalorií. Očekává se totiž, že do té doby vzroste světová populace o další dvě miliardy, což je obrovské číslo.

Ohrozil by případný hladomor také Evropu?

V první řadě by nedostatek potravin - a tedy i jejich zdražení - pocítily chudé země, hlavně v Asii a Africe. V těchto oblastech už nyní mnoho rodin vydává téměř všechny své příjmy na nákup základních potravin. My v Evropě si stále žijeme v relativním blahobytu, ale i ten by mohl skončit.

Třeba v případě, že by Čína a Indie začaly skupovat větší množství potravin, což by mělo celosvětově za následek razantní nárůst jejich cen. Takový scénář nemůžeme vzhledem k růstu populace na těchto územích vyloučit. Ale určité problémy máme už dnes, stačí se podívat na jižní Moravu, kde je kvůli suchu stále obtížnější pěstovat i plodiny pro tamější oblast typické. Třeba právě pšenici.

Podobná situace tady byla v šedesátých letech minulého století, kdy hrozil hladomor především v Asii. Kritické okolnosti tehdy zmobilizovaly vědce, kteří šlechtěním pšenice a rýže až ztrojnásobili jejich výnosy. Mluvilo se o zelené revoluci. Můžeme se spolehnout na něco obdobného?

Skutečně se mluví o potřebě další zelené revoluce. Musíme si ale položit otázku, jak by měla vypadat. A zde se vědci a šlechtitelé shodují v tom, že metody, které nás už jednou zachránily od hladomoru, jsou vyčerpány. Zvyšování výnosů pšenice, rýže, kukuřice, sóji a dalších plodin sice pokračuje, ale tempo, jakým rostou, nebude stačit pro pokrytí zvýšené spotřeby. Šlechtění je nutné zefektivnit, řešením je podle mě využití poznatků a metod molekulární biologie a genomiky.

Tedy i uplatnění poznatků genového inženýrství. Spolu s členy vašeho výzkumného týmu z Ústavu experimentální botaniky Akademie věd ČR jste významně napomohli k přečtení genetické informace pšenice. Jak se vám to povedlo?

Genetická informace pšenice se skládá asi ze sedmnácti miliard písmenek dědičného kódu. Pro srovnání - člověk má těchto písmenek něco málo přes tři miliardy. Je to tím, že při vzniku pšenice se jednoduše řečeno postupně sloučily všechny dědičné informace tří druhů planých trav. To samozřejmě dělá dědičnou informaci pšenice složitou a její čtení to velmi komplikuje. Náš tým přispěl vývojem metody, jež luštění složité genetické informace výrazně zjednoduší. S její pomocí umíme rozdělit genom na malé části, chromozomy, a ty pak čteme jednotlivě. To celý proces velmi zrychlí.

Jak je možné tento objev využít v praxi?

Sekvenci dědičné informace můžeme přirovnat k návodu na použití nějakého přístroje a také na jeho opravu. Jsme v ní schopni najít oblasti, které odpovídají za určité vlastnosti rostliny, například odolnost vůči chorobám či škůdcům nebo složení bílkovin v zrnu ovlivňující kvalitu mouky. Při klasickém šlechtění se vybrané rostliny kříží a hodnotí se získaná potomstva.

Většina z nich ale nemá očekávané vlastnosti, protože vlastnosti rodičů se kombinují náhodně. Nemáme tedy šanci ovlivnit, jakou kombinaci vloh bude každý potomek mít. Pokud však známe genetickou informaci dané plodiny, můžeme už u semenáčků určit budoucí vlastnosti dospělých rostlin. Šlechtitel pak na pole vysazuje podstatně méně rostlin a celý proces šlechtění se zefektivní a urychlí.

V souvislosti s geneticky modifikovanými rostlinami se často mluví o jejich odolnosti vůči chorobám a škůdcům či drsným klimatickým podmínkám. Jakých dalších vlastností bychom u nich mohli jednou dosáhnout?

Existuje například dlouhodobá snaha naučit tyto plodiny využívat vzdušný dusík, což už umějí rostliny z čeledi bobovitých, třeba bob nebo hrách. Kdyby se tuto vlastnost podařilo významně rozšířit, znamenalo by to revoluci. Výrazně by klesla nutnost hnojení dusíkem a šetřili bychom půdu i životní prostředí.

Mluvíme o geneticky modifikovaných organismech (GMO) a jejich potenciálu. Pro spoustu lidí je ale toto téma přinejmenším kontroverzní. Zaznívají názory o jejich negativním vlivu na zdraví, o nešetrnosti vůči životnímu prostředí. Zdravotní nezávadnost GMO zpochybňují i někteří vědci. Jsou skutečně bezpečné?

Neexistuje jediná ověřená vědecká práce, která by dokazovala škodlivost geneticky modifikovaných rostlin pro zdraví člověka nebo zvířat. Buď šlo přímo o podvody, nebo o experimenty, které byly již dopředu koncipovány tak, aby dopadly s určitým výsledkem. Stalo se to třeba ve Francii, kde byli při výzkumu použiti potkani se spontánní tendencí vytvářet nádory. Na takovém modelu lze jen těžko studovat vliv genetických modifikací.

Není přesto určitá opatrnost namístě?

To ano, například při pěstování rostlin. Genetickou modifikací můžeme dosáhnout toho, že bude taková rostlina pro určité organismy jedovatá a na to se samozřejmě musí dát pozor. Zatím se však nic podobného nestalo, modifikace byly vždy cíleny jen na určité choroby či škůdce.

Jak ale lidem vysvětlit, že tuny chemikálií, které se při pěstování modifikovaných rostlin používají, jsou skutečně nezávadné?

Uznávám, že v oblasti GMO zřejmě došlo k chybě, která jim mohla poškodit pověst. První generace transgenních rostlin byly prospěšné hlavně pro pěstitele, a ne tolik pro konzumenty. Příkladem je právě jejich odolnost vůči herbicidu glyfosátu. Pole jím mohla být celoplošně stříkána, vše nechtěné uhynulo a zůstaly jenom žádoucí plodiny.

To mnohé lidi vystrašilo a já to svým způsobem chápu. Fakt ale je, že jakákoli škodlivost glyfosátu pro člověka nebo životní prostředí nebyla nikdy vědecky prokázána. Navíc celosvětové rozšíření geneticky modifikovaných plodin, jež se dnes pěstují už asi na třinácti procentech veškeré obdělávané půdy, ve skutečnosti znamenalo zásadní snížení množství používaných agrochemikálií.

GMO jsou často zmiňovány jako naděje pro alergiky, mluví se například o bezlepkové pšenici. Dojde k jejímu masovému rozšíření?

Ve Spojených státech se nedávno díky metodě genové editace podařilo modifikovat asi třicítku genů pšenice odpovídajících za zásobní proteiny, jež vyvolávají celiakii. To je významný krok. Jsem přesvědčen, že pokud se podaří správně vyladit i další vlastnosti takové pšenice, dojde k jejímu celosvětovému rozšíření. Celiakie je obrovský problém a toto je způsob, jak mnoha lidem zásadně pomoci.

Existují teorie, podle nichž by modifikované plodiny, třeba banány, mohly sloužit jako nosiče vakcíny při očkování v rozvojových zemích. Není tohle už spíše sci-fi?

O banánech se v této souvislosti opravdu mluví, ale ještě jsem neslyšel, že by se taková vakcinace podařila. Povedlo se však modifikovat banánovník tak, že jeho plody mají vyšší obsah beta-karotenu, tedy provitaminu A. Jeho nedostatek je velkým problémem v rozvojových zemích a u dětí způsobuje oslepnutí. Ročně jich přijdou o zrak stovky tisíc, hlavně v Asii, a velké procento z nich následně umírá. Tohle je případ, kdy genetické modifikace mohou vyřešit zásadní problém.

Napadá vás ještě nějaké praktické využití možností současné rostlinné genetiky?

Velmi zajímavým tématem je pěstování rostlin pro produkci látek, jejichž výroba je technologicky složitá a nákladná, ale jež zároveň lidstvo nutně potřebuje. To jsou třeba některé sloučeniny pro chemický či farmaceutický průmysl. Rostliny by pak fungovaly jako jakési biotovárny. Genové editace tedy můžeme použít také pro získávání úplně nových produktů, to je velmi zajímavá oblast.

Rostliny by tak například mohly produkovat léčiva, tedy vlastně vyrábět použitelné léky?

Ano, i to je jedna z možností. Nebude to ale hned, v tomto ohledu jsme teprve na začátku.

Velkým tématem vědy a výzkumu je cestování do vesmíru a jeho kolonizace. Vědci už přemýšlejí, jak třeba na Marsu pěstovat rostliny. Půjde to?

Bude to nezbytné. Vždyť všechno, čím se člověk živí, pochází přímo či nepřímo z rostlin. Pokud bude chtít jednou lidstvo opravdu kolonizovat jiné planety, bez rostlin to půjde jenom těžko. Využitelné by mohly být například řasy, ale bude nutné vyvinout technologie, které jejich pěstování umožní. Rostliny, třeba na Marsu, by ale měly jednu velkou výhodu: fotosyntézou, která produkuje kyslík, by mohly výrazně změnit jeho klima - stejně jako na Zemi. Ale to je hodně vzdálená budoucnost.

Problematikou potravin budoucnosti se bude zabývat také vědecký festival Týden vědy a techniky Akademie věd ČR. Co se návštěvníci dozvědí?

Jak naše zemědělské plodiny vznikly, co je podstatou genetických modifikací a zda a jak se liší od spontánních změn dědičné informace. Chystáme také přednášku o technologiích pěstování řas, jež představují perspektivní zdroj potravy a krmiv. Probírat se bude i vliv potravin na zdraví člověka a další ožehavé téma, jímž jsou "éčka" v potravinách.

Skutečně je to s "éčky" v jídle tak vážné?

V převážné většině jde o běžné a neškodné látky. A někdy si za negativní obraz mohou sami výrobci. Éčky označují i vysloveně zdraví prospěšné látky, třeba vitamin C.