Jak “ludzkie pszczoły”, biotechnolodzy
i Gates Foundation ratują afrykański maniok

Wcześniejsze prace z konwencjonalną hodowlą dały w wyniku kilka odpornych odmian. Te konwencjonalnie wyhodowane odmiany dość szybko jednak tracą odporność i poddają się wirusowi, a poza tym, nie potrafią przetrwać w glebie wystarczająco długo, by farmerzy mogli przeżyć przez okresy suszy. Farmerzy wolą odmiany, których bulwy pozostają w glebie przez długi czas bez tego, by gniły.

Rozwiazanie genetyczne?

Tutaj wkroczyła Bill & Melinda Gates Foundation. Fundacja przyznała grant w wysokości 10,46 miliona dolarów via Donald Danforth Plant Science Center na stworzenie odpornych na wirusy odmian manioku. Projekt zajmuje się odmianami, które będą uprawiane w Afryce Wschodniej (odporne na wirusy) i Afryce Zachodniej (odporne na wirusy i o podniesionej wartości odżywczej).

Według Danforth Center, VIRCA Plus – wspólny projekt instytucji amerykańskich i afrykańskich – użyje grantu do stworzenia odpornych odmian manioku. VIRCA Plus buduje na sukcesie swoich dwóch wcześniejszych projektów: projektu VIRCA i projektu BioCassava Plus. Projekt VIRCA stworzył odmiany z silną i stabilną odpornością na CBSD w Kenii i Ugandzie. W obu projektach posługiwano się inżynierią genetyczną dla stworzenia tych odmian.

Jest to drugi, wielki projekt finansowany przez Gates Foundation, by uporać się z tymi śmiertelnymi wirusami. Inna odmiana, dla Nigerii – z podniesionymi poziomami żelaza i cynku oraz odpornością na wirusy – także jest w trakcie badań. Jak dotąd testy pokazują, że projekt African BioCassava Plus stworzył roślinę manioku, która gromadzi 10 razy więcej żelaza i cynku niż porównywalne odmiany w Nigerii. W styczniu sam Gates przedstawił ten projekt:

W świecie rozwiniętym jada się warzywo bulwiaste maniok tyko jako tapiokę albo w herbacie bąbelkowej. W Afryce subsaharyjskiej jednak jest to podstawa wyżywienia dla pół miliarda ludzi i jest najpopularniejszą rośliną uprawną na kontynencie. Dlatego jestem niesłychanie podekscytowany tym, że naukowcy używają najnowocześniejszych technik hybrydyzacji, by pomóc plantatorom manioku i tym, którzy zależą od tej rośliny. Z poparciem brytyjskiego Departamentu Rozwoju Międzynarodowego i naszej fundacji naukowcy czynią wielkie postępy w tworzeniu hybryd, które są odporne na głównego wirusa, niszczącego plony manioku (wirusa choroby mozaikowej manioku). Równocześni ci naukowcy hodują szczepy, które mają więcej składników odżywczych niż szczepy uprawiane dzisiaj. 

Wspólne wysiłki nie tylko angażują instytucje partnerskie, ale gromadzą konwencjonalnych hodowców roślin i biotechnologów. Jedną z dróg rozwijania produktu projektu VIRCA Plus jest krzyżowanie odmian transgenicznych, odpornych na wirusa choroby brunatnych bruzd z nie transgenicznymi odmianami odpornymi na chorobę mozaikową w celu otrzymania rośliny odpornej na oba wirusy. Ta decyzja oznaczała, że VIRCA Plus musi uzyskać pomoc tak zwanych ludzkich zapylaczy.

Ludzkie pszczoły: stosowanie zarówno konwencjonalnych technik, jak inżynierii genetycznej

Niektóre z nowych technik używanych przy roślinach transgenicznych są rewolucyjne. Jeśli hodowanie jest techniką i nauką rozwijania nowych odmian, to ręczne zapylanie przez  „ludzkie pszczoły” jest rodzajem sztuki. W odróżnieniu od pszczół, które odwiedzają kwiaty dla ich nektaru, którym karmią larwy, a przenoszą pyłek przy okazji i przypadkowo zapładniają inny kwiat, ludzkie zapylanie jest świadome i zamierzone. Ci ludzie muszą znać porę dnia, kiedy żeński kwiat otwiera się na przyjęcie pyłku. Nie wolno go pominąć, bo gamety z czasem obumierają. Zapylacze zapewniają, że “męskie” i “żeńskie” kwiaty są gotowe mniej więcej w tym samym czasie, żeby możliwy był sukces. Zależnie od krzyżowanych odmian może to wymagać synchronizowanego sadzenia linii rodzicielskich. Zapylacze notują także, skąd pochodzi pyłek w celu zachowania integralności krzyżówek.

Hodowla konwencjonalna jest trudna dla zapylaczy manioku, ponieważ jeśli nie trafią i nie uda im się zapylić kwiatów, albo dlatego, że kwiaty kwitną w różnym czasie, albo dlatego, że w ogóle nie zakwitły, będą musieli czekać na kolejny cykl kwitnienia lub sadzić na nowo. Jeszcze gorzej jest, kiedy jedno z rodziców jest transgeniczne, ponieważ badacze muszą wówczas na nowo składać podanie do władz rządowych o niezbędne pozwolenie. Jest to kosztowne w kategoriach czasu, zawiedzionych oczekiwań farmerów i dodatkowych kosztów finansowych. Zapylacz ponosi dużą część ciężaru tych oczekiwań i nacisków, by nie popełnił błędu.

14 lat zapylania manioku

Solomon Agenoga jest jednym z takich  zapylaczy, którego marzenie o odmianie manioku odpornym na chorobę brunatnych bruzd może stać się rzeczywistością. Był aktywnie zaangażowany w próby hodowli konwencjonalnej, które dały różne odmiany manioku, by walczyć z chorobą brunatnych bruzd, w programie narodowym Ugandy w Namulonge.

Solomon dorastał, kiedy plony manioku rosły zdrowe bez żadnych większych problemów. Je maniok od ponad 40 lat. Pamięta pojawienie się CMD, które groziło zniszczeniem manioku w jego wsi. Naukowcy w końcu stworzyli odmiany odporne na CMD, i wkrótce potem uderzył wirus CBSD i do dzisiaj farmerzy nie dostali żadnej odpornej odmiany.

Solomon wspomina: “kiedy byłem młody, nie przychodziło mi do głowy, że któregoś dnia będę brał bezpośredni udział w ulepszeniu mojego głównego pożywienia”. W ciągu 14 lat Solomon widział pięć różnych odmian udostępnionych farmerom: NASE 14, NASE 16, NASE 19, NARO CAS1, NARO CAS2. Ku jego rozczarowaniu, żadna z tych odmian nie była odporna na oba wirusy. Wszystkie jakoś je tolerowały, ale nie były odporne. Mówi, że będzie w pełni zadowolony, kiedy powstanie odmiana odporna zarówno na chorobę mozaikową, jak chorobę brunatnych bruzd. Po wielu próbach konwencjonalnej hodowli tylko połączenie jej z inżynierią genetyczną może zrealizować marzenie Solomona o odmianie odpornej na oba wirusy.

Kiedy projekt VIRCA rozpoczął się w instytucji, w której pracuje Solomon, wydawało się, że istnieją różnice nie do pogodzenia między konwencjonalną hodowlą i inżynierią genetyczną. Właściwie ta technologia, która obywała się bez kwiatów, potencjalnie mogła pozbawić go pracy. Solomon pamięta, że jako zapylacz nie mógł wyobrazić sobie, jaką rolę mógłby odgrywać, która pomogłaby uratować roślinę jego dzieciństwa.

Prowadzący projekt VIRCA Plus podjęli decyzję, by włączyć techniki konwencjonalnej hodowli w rozwój swojego produktu. Dzięki tej decyzji Solomon awansował z roli zapylacza do roli kluczowej osoby, której powierzono dostarczenie nasion do krzyżówek transgenicznych i nie transgenicznych. Pracował ramię w ramię z „nowoczesnymi naukowcami”, którzy zamiast pyłku przenoszą geny. Po raz pierwszy wyjechał z Ugandy, by zapylać maniok za granicą. Wtedy uświadomił sobie, że odgrywa ważną rolę w zapewnieniu, żeby miliony farmerów afrykańskich mogły otrzymać odmianę oporną na śmiertelnego wirusa.

Solomon pracuje najlepiej jak potrafi, kierując zespołem zapylaczy, którzy po raz pierwszy w życiu dokonują krzyżówek z udziałem genetycznie modyfikowanego rodzica, pracując z hybrydowym zespołem konwencjonalnych hodowców i biotechnologów. Według Solomona, poza dodatkowymi procedurami regulacyjnymi związanymi z roślinami transgenicznymi, kroki, których trzeba dokonać, są zasadniczo podobne do zwykłych, konwencjonalnych praktyk.

Grant Gatesów nie tylko połączył naukowców w ratowaniu milionów rodzin wiejskich przed głodem z powodu chorób roślin, ale dał także Solomonowi okazję do przyłożenia ręki, by ratować roślinę jego dzieciństwa przed wirusami.

How ‘human bees’, biotechnologists and Gates Foundation are rescuing the African cassava staple

Genetic Literacy Project, 10 kwietnia 2017

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska