Vitenskapelig gjennombrudd åpner perspektiv for 40 prosent produktivitetsøkning i landsbruksproduksjon

Av Philip Guelpa og Thomas H. Douglas
8 January 2019

Et gjengs trope blant noen miljøvernere er at menneskehetens befolkningstilvekst har overgått planetens bæreevne og er ansvarlig for miljøforringelse. Dette politiske synspunktet hevder at bare en drastisk nedgang i antallet mennesker kan forhindre en total katastrofe (se «Arbeiderklassen og miljøkrisen»). En avledning og videreføring av denne oppfatningen er at siden vitenskap og teknologi har skapt miljøkrisen vil de ikke kunne tilby løsninger for den.

Nylig annonsert forskning har vist at genteknologi kan radikalt forbedre planters naturlige fotosynteseprosess, som er grunnlaget for nesten hele næringskjeden på planeten. Dette arbeidet viser at fremskritt innen vitenskap og teknologi, rasjonelt anvendt, kan oppheve trusselen om sult som store deler av menneskeheten står overfor. Den nye teknologien kan dessuten redusere dyrkningsområdene som trengs for å mate jordens befolkning og derved redusere ødeleggelsen av habitat og øke karbonfangsten, en prosess som er nødvendig for å reversere global oppvarming.

Arbeidet, utført av forskere ved det amerikanske landbruksdepartementet, og ved sentre for genomforskning, plantevitenskap og plantebiologi ved University of Illinois, ble publisert i tidsskriftet Science (South, Cavanagh, Liu og Ort, «Synthetic glycolate metabolism pathways stimulate crop growth and productivity in the field» [Syntetiske glykolatmetabolismeveier stimulerer vekst og produktivitet for nytteplanter på åkeren] den 4. januar 2019; se også kommentarer fra Eisenhut og Weber, «Improving crop yield» [Forbedring av avlingsavkastning]).

Forskningen rapporterer suksess i overvinningen av en «feil» i den fotosyntetiske prosessen, som kan forbedre produktiviteten med så mye som 40 prosent dersom den implementeres i dyrkningen av matvekster.

Fotosyntesen er den prosessen der grønne planter anvender energien fra sollys til å konvertere karbondioksid (CO2) og vann til sukkerarter, og i siste instans alle andre biologiske molekyler. Disse gir i sin tur maten som plantene selv og dyr, inkludert mennesker, er avhengige av.

Effektiviteten i fotosyntesens energiomdanningsprosess en hovedfaktor som begrenser planetens biologiske bæreevne – antallet levende organismer som jorda kan opprettholde.

Det har lenge vært kjent at det er en «svikt» i den kjemiske fotosynteseprosessen, som reduserer effektiviteten betydelig. En kjemisk nøkkelkomponent i fotosyntesen – enzymet RuBisCO – reverserer noen ganger fotosynteseprosessen ved å absorbere oksygen, vanligvis et avfallsprodukt, heller enn CO2. Dette resulterer i en 20 til 50 prosent reduksjon i planteveksten på grunn av dannelsen av giftige biprodukter, deriblant molekylet glykolat, som planten må bruke energi for å fjerne. Kort sagt, ikke bare sløser planten med energien fra sollys og unnlater å innlemme karbon til sukker, den må i tillegg forbruke energi beregnet på vekst for å fjerne giftstoffer den skaper.

Denne skavanken i den fotosyntetiske prosessen, og den evolusjonære «fiksen» som sortere den ut, er eksempler på hvordan evolusjon produserer biologiske systemer som ikke er ufullkomne, men likevel tilstrekkelige for overlevelse (dvs. det indikerer at evolusjon heller enn ‘intelligent design’ er ansvarlig for livet på jorda).

Denne reverseringsprosessen av fotosyntesen, kjent som fotorespirasjon, forekommer oftere ved høyere temperaturer. Med kontinuerlig menneskeskapt global oppvarming kan produktiviteten for enkelte avlinger av nyttevekster mennesker er avhengige av bli betydelig påvirket i fremtiden. I enkelte tilfeller kan utbyttetap i landbruksproduksjon som følge av temperaturendringer, tørker, stormer og stigende havnivå føre til matmangel, underernæring og hungersnød, særlig i mindre utviklede økonomier.

Ved hjelp av genteknologiske forskningsmetoder ga forskerne planter mer effektive virkemidler for å fjerne avfallsmolekylet glykolat, et biprodukt av fotorespirasjon. I én metode introduserte forskerne en fjerningsvei for glykolat hentet fra E. coli bakterier. I en annen og enda mer vellykket metode introduserte forskerne en lignende fjerningsvei fra grønne alger.

Forskerne testet sine metoder på tobakk, en «modellorganisme» eller planteart som ofte anvendes for vitenskapelige studier, der de fant at planter dyrket på åkeren over tid kunne oppnå en produktivitetsøkning på mer enn 40 prosent.

Videre forskning vil søke å innføre disse endringene for matvekster, en prosess som anslås å kunne implementeres innen et tiår. Om det lykkes vil denne nye teknologien og relaterte fremskritt ha potensial for å kunne øke landbruksproduktiviteten vesentlig på et tidspunkt da virkningen av klimaendringer – inkludert hyppigere tørker, flommer og plantesykdommer – truer med betydelige negative innvirkninger på matressursene.

Utviklingen av landbruk for mer enn 10.000 år siden (se «New discovery sheds light on the deep roots of the Agricultural Revolution») var den teknologiske revolusjonen som tillot en dramatisk forøkning av befolkningen og i sin tur la grunnlaget for sivilisasjonsutviklingen. Den nylig rapporterte forskningen på fotosyntese, og andre vitenskapelige fremskritt for å forbedre motstandsdyktighet mot sykdommer og tørke, og innholdet av næringsemner i matvekster har potensial til å åpne for nok en stor revolusjon i matforsyningen.

Den primære nåtidige årsaken til hungersnød og underernæring er imidlertid ikke en mangel på ressurser, men snarere økonomisk ulikhet, klimaendringer og krig (se «FN-rapport om matsikkerhet – En av ni av verdensbefolkningen sulter»). Nytten av vitenskapelige fremskritt kan bare realiseres dersom de anvendes fritt og rettferdig under en globalt planlagt sosialistisk økonomi, og ikke monopolisert av private agribusiness-konsern.