Μπορεί η επιστήμη να σώσει τα αγαπημένα μας κρασιά;
Τσάρντον είναι από τα πιο δημοφιλή και αναγνωρίσιμα κρασιά στον κόσμο. Τα γονίδια του σταφυλιού έχουν μεταδοθεί ουσιαστικά από ένα φυτό στην ανατολική Γαλλία πριν από αιώνες. Αυτή η γενετική συνέπεια μπορεί να θεωρηθεί καλό, καθώς διατηρεί το σταφύλι αναγνωρίσιμο. Αλλά τα γονίδια του είναι επίσης υπεύθυνα για το πώς αντιδρά στο περιβάλλον, συμπεριλαμβανομένων των παρασίτων και των ασθενειών που είναι κοινές σε οποιονδήποτε αμπελώνα.
Μία τέτοια παγκόσμια μάστιγα είναι αυτό που είναι γνωστό ως «περονόσπορο», ένα παθογόνο που μοιάζει με μύκητα που μπορεί να σαπίσει τα φρούτα και να αφαιρέσει τα φύλλα ενός φυτού, ώστε τα σταφύλια του να μην μπορούν να παράγουν αρκετή ζάχαρη για ζύμωση σε καλό κρασί.
Στην ιθαγενή περιοχή του αμπέλου, το φυτό μπορεί να έχει αναπτύξει μια φυσική αντοχή σε περονόσπορο και άλλες ασθένειες. Όμως, όταν οι οινοποιοί καταβροχθίζουν αρχαίες ποικιλίες σε νέες περιοχές κρασιού, τα αμπέλια μπορεί να είναι ιδιαίτερα ευάλωτα στις τοπικές πληγές.
Ένα παράδειγμα; New Jersey. Το κράτος μπορεί να μην είναι ιδιαίτερα γνωστό για το κρασί, αλλά η παραγωγή έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια. Ένα σημαντικό ζήτημα είναι τα ζεστά και υγρά καλοκαίρια του Νιου Τζέρσεϋ, μια τέλεια συνταγή για σάπιο.
Peter Oudemans, καθηγητής, Τμήμα Φυτικής Βιολογίας και Παθολογίας, Πανεπιστήμιο Rutgers / Φωτογραφία ευγένεια Rutgers University
«Κάθε αμπελώνας στο Νιου Τζέρσεϋ ασχολείται με περονόσπορο», λέει ο Peter Oudemans, παθολόγος φυτών στο Πανεπιστήμιο Rutgers. 'Είναι μια κοινή και αρκετά καταστροφική ασθένεια.'
Downy ωίδιο μπορεί να επιδεινωθεί ακόμη περισσότερο όπως και η κλιματική αλλαγή αλλάζει περιοχές κρασιού σε όλο τον κόσμο.
Προς το παρόν, τόσο οι συμβατικοί όσο και οι βιολογικοί αγρότες διατηρούν τα αμπέλια τους χωρίς ασθένειες μέσω ενός συνδυασμού πρακτικών όπως το κλάδεμα και τα φυτοφάρμακα.
Στο Νιου Τζέρσεϋ, οι αμπελουργοί ψεκάζουν μυκητοκτόνα 6 έως 12 φορές την εποχή για τον έλεγχο του ωιδίου, σύμφωνα με το Κέντρο Έρευνας και Εκπαίδευσης του Νιου Τζέρσεϋ. Αλλά μια νέα τεχνική, ΣΚΑΦΟΣ (συντομογραφία για Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), μπορεί να επιτρέψει στους επιστήμονες να τροποποιήσουν τα γονίδια του Chardonnay για να γίνουν ανθεκτικά στο ωίδιο.
Υπάρχει όμως μια άλλη επιλογή. Οι λάτρεις του Chardonnay μπορεί να μην τους αρέσουν, αλλά γιατί να μην πετάξουμε το σταφύλι και να αναζητήσουν νέες τοπικές ποικιλίες;
«Η ελπίδα μου είναι ότι μπορούμε να κατασκευάσουμε το φυτό εσωτερικά για να μειώσουμε τη μόλυνση», λέει ο Rong Di, ένας παθολόγος φυτού και μοριακός βιολόγος στο Rutgers. Η ομάδα της δοκιμάζει το CRISPR σε μια ποικιλία σταφυλιών που ονομάζεται Dijon Chardonnay 76. Η χρηματοδότηση της εργασίας είναι το Εθνικό Ινστιτούτο Τροφίμων και Γεωργίας, μέρος του Υπουργείου Γεωργίας των ΗΠΑ.
«Ο μύκητας θα είναι πάντα εκεί», λέει ο Di. «Αλλά αν τα φυτά μπορούν να γίνουν ανθεκτικά, δεν χρειάζεται να ψεκάζουμε τόσο πολύ».
Αλλά θα αποδεχτούν οι καταναλωτές μια νέα και μερικές φορές αμφιλεγόμενη τεχνολογία για να σώσουν μια παλιά παράδοση; Εάν όχι, ποια είναι η εναλλακτική λύση;
Κινηματογράφηση σε πρώτο πλάνο αμπελόφυλου που προσβάλλεται από περονόσπορο ( Plasmopara viticola ) / Getty
Ένα σταφύλι CRISPR
Τα γονίδια είναι ένα βασικό σχέδιο της ζωής, ένας κώδικας που παρέχει οδηγίες για το πώς θα φαίνεται και λειτουργεί ένα ζωντανό πράγμα. Τα γονίδια είναι επίσης κληρονομικά. Στην παραδοσιακή αναπαραγωγή σταφυλιών, τα σταφύλια διασταυρώνονται για να αποκτήσουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά.
Αλλά η παραδοσιακή αναπαραγωγή μπορεί να είναι ένα σλόγκαν. Αναπαραγωγή για ένα προοριζόμενο χαρακτηριστικό και θα μπορούσατε να χάσετε ένα άλλο ζωτικό. Για παράδειγμα, όταν οι κτηνοτρόφοι προσπαθούν να βελτιώσουν την περιβαλλοντική φυσική κατάσταση ενός σταφυλιού, κινδυνεύουν να αλλάξουν τις γεύσεις του.
«Το Chardonnay έχει μεγάλη αξία παγκοσμίως. Οι άνθρωποι γνωρίζουν και αναγνωρίζουν πώς έχει η Chardonnay », λέει ο Oudemans. 'Τώρα, εάν αρχίσετε να χτυπάτε με το Chardonnay όσον αφορά τη συμβατική αναπαραγωγή, θα αλλάξετε το προφίλ γεύσης και οσμής σε σημείο που ενδέχεται να μην είναι πλέον Chardonnay.'
«Οι καλλιεργητές και η αγορά είναι όλοι προετοιμασμένοι να δέχονται ορισμένες δημοφιλείς ποικιλίες - Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Τα σταφύλια μου] μπορεί να έχουν ιδιότητες που θα μπορούσαν να είναι παρόμοιες με τις ελίτ ποικιλίες, αλλά αυτές θα ήταν εντελώς νέες ποικιλίες. ' —Bruce Reisch, γενετιστής, Πανεπιστήμιο Cornell
Το CRISPR ακολουθεί μια ριζικά διαφορετική προσέγγιση. Είναι ένας τύπος επεξεργασίας γονιδίων, συχνά σε σύγκριση με έναν βιολογικό επεξεργαστή κειμένου. Εάν τα γονίδια είναι κωδικός, τότε το CRISPR επιτρέπει στους επιστήμονες να προσθέσουν, να διαγράψουν ή να αντικαταστήσουν μικρά κομμάτια αυτού του κώδικα.
Το Di σκοπεύει να χρησιμοποιήσει το CRISPR για την επεξεργασία των γονιδίων Chardonnay, έτσι ώστε το αμπέλι να αντιστέκεται στο ωίδιο, ουσιαστικά απενεργοποιώντας συγκεκριμένα γονίδια για να δυσκολέψει τον μύκητα να κρατήσει το φυτό.
Αλλαγή παραδόσεων;
Τα πρώτα εργαστηριακά αποτελέσματα του Di έχουν ήδη κυκλοφορήσει, αλλά αυτά είναι πειράματα απόδειξης της έννοιας σε ένα ανθισμένο φυτό που ονομάζεται Arabidopsis , που σχετίζεται με τη μουστάρδα. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν το Arabidopsis ως εργαστηριακό μοντέλο, εν μέρει επειδή είναι εύκολο να αναπτυχθούν σε εσωτερικούς χώρους και έχουν γρήγορο κύκλο ζωής. Σύμφωνα με τον Di, η CRISPR έκδοση αυτών των φυτών 'έχει δείξει αντίσταση' σε έναν τύπο περονόσπορου που είναι μοναδικό σε αυτό το είδος.
Θα χρειαστούν πολύ περισσότερα πειράματα για να λειτουργήσουν τα σταφύλια CRISPR στο εργαστήριο και πειραματικά θερμοκήπια. Θα χρειαστεί ακόμη περισσότερο, αν ποτέ, πριν φτάσουν τα σταφύλια στους αμπελώνες του Νιου Τζέρσεϋ. Εκτός από την τεχνική πραγματικότητα και εάν οι καταναλωτές αγκαλιάζουν την πρακτική, η τεχνολογία μπορεί επίσης να αντιμετωπίσει κανονιστικά εμπόδια .
Υπάρχει όμως μια άλλη επιλογή. Οι λάτρεις του Chardonnay μπορεί να μην τους αρέσουν, αλλά γιατί να μην πετάξουμε το σταφύλι και να αναζητήσουν νέες τοπικές ποικιλίες;
Ο Bruce Reisch, γενετιστής και αμπελοκαλλιεργητής στο Πανεπιστήμιο Cornell, κάνει ακριβώς αυτό.
Bruce Reisch επικονίασης λουλουδιών σταφυλιών / Φωτογραφία ευγενική παραχώρηση Cornell University
Η ομάδα του Reisch εξετάζει το DNA των λιγότερο γνωστών σταφυλιών για να βρει γονίδια που παρέχουν φυσική αντοχή σε ωίδιο και άλλες ασθένειες. Στη συνέχεια, οι επιστήμονες διασταύρωσαν τα ανθεκτικά σταφύλια με γνωστά ομόλογα για να δημιουργήσουν έναν απόγονο που είναι τόσο νόστιμος όσο και ευκολότερος στην καλλιέργεια στην περιοχή.
«Οι καλλιεργητές και η αγορά είναι όλοι προετοιμασμένοι να δέχονται ορισμένες δημοφιλείς ποικιλίες - Merlot, Chardonnay, Cabernet», λέει ο Reisch. Τα σταφύλια του είναι διαφορετικά. 'Μπορεί να έχουν ιδιότητες που θα μπορούσαν να είναι παρόμοιες με τις ελίτ ποικιλίες, αλλά αυτές θα ήταν εντελώς νέες ποικιλίες.'
Η εύρεση αγοράς για αυτά τα άγνωστα σταφύλια μπορεί να είναι μια πρόκληση. Οι αγοραστές κρασιού μπορεί να μεταβιβάσουν κάτι νέο. Αλλά ο Reisch λέει ότι αξίζει τον κόπο. Τα περισσότερα από τα δημοφιλή σταφύλια σήμερα είναι ξαδέλφια, ευπαθή σε ασθένειες και είναι δύσκολο να αναπτυχθούν χωρίς φυτοφάρμακα.
Περισσότερη γενετική ποικιλομορφία θα δημιουργούσε υγιέστερα αποθέματα, λέει ο Reisch, που είναι ευεργετικό για την αμπελουργία μακροπρόθεσμα.
Είναι ΓΤΟ;
Όπως και οι περισσότεροι επιστήμονες που εργάζονται με το CRISPR, η Di υποστηρίζει ότι η δουλειά της δεν έχει καμία σχέση με τους γενετικά τροποποιημένους οργανισμούς (ΓΤΟ), έναν όρο που βρίσκεται σε αντιπαράθεση.
Ενώ η έννοια του Ο ΓΤΟ δεν είναι πάντα ξεκάθαρος , συνήθως αναφέρεται σε μια τεχνική που λαμβάνει γενετικές πληροφορίες από ένα είδος και τις εισάγει στο DNA ενός εντελώς διαφορετικού.
Με κάποιους τρόπους, το CRISPR μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό από αυτές τις παλαιότερες τεχνικές ΓΤΟ επειδή επιτρέπει πιο εκλεπτυσμένες γενετικές αλλαγές.
Μερικοί από τους πιο συνηθισμένους ΓΤΟ τροποποιούνται με γονίδια που παράγουν βακτηριακές τοξίνες, τα οποία σκοτώνουν συγκεκριμένα παράσιτα εντόμων ή γονίδια που καθιστούν τις καλλιέργειες ανεκτές στο ζιζανιοκτόνο glyphosate, επίσης γνωστό ως Roundup.
Με κάποιους τρόπους, το CRISPR μπορεί να είναι πολύ διαφορετικό από αυτές τις παλαιότερες τεχνικές ΓΤΟ επειδή επιτρέπει πιο εκλεπτυσμένες γενετικές αλλαγές. Αντί να εισάγει ένα κομμάτι γενετικού κώδικα από άλλο είδος, το CRISPR μπορεί να αλλάξει ένα μικρό κομμάτι κώδικα εντός του στοχευμένου φυτού.
Όμως, ενώ το CRISPR επιτρέπει μικρότερες αλλαγές, θα μπορούσε ακόμα να χρησιμοποιηθεί για να γίνουν πιο δραστικές. Αυτό περιλαμβάνει την εισαγωγή γονιδίων από άλλα είδη, λέει η Jennifer Kuzma, καθηγήτρια πολιτικής επιστήμης και τεχνολογίας και συν-διευθυντής του Κέντρου Γενετικής Μηχανικής και Κοινωνίας στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας.
«Δεν νομίζω ότι μπορείτε να γενικεύσετε την επεξεργασία γονιδίων ή το CRISPR», λέει.
Οι υποστηρικτές του CRISPR τείνουν να επικεντρώνονται στους πιο λεπτούς τρόπους με τους οποίους μπορεί να αλλάξει ένα φυτό, ενώ όσοι αντιτίθενται στη βιοτεχνολογία υπογραμμίζουν τις πιο δραστικές δυνατότητες.
«Η αλήθεια είναι κάπου στο μεταξύ», λέει ο Kuzma. 'Και εξαρτάται από την εφαρμογή.'
Η δουλειά του Di περιλαμβάνει σχετικά μικρές τροποποιήσεις, μια συνειδητή απόφαση για την αποφυγή αντιπαραθέσεων.
«Υπάρχουν κοινωνικές ανησυχίες για τους ΓΤΟ», λέει. «Η συζήτηση είναι ήδη εκεί.»
