W Europie mamy obecnie nadprodukcję żywności. Na rynku jest o wiele więcej produktów spożywczych, niż jesteśmy w stanie skonsumować. W sytuacji, kiedy sklepowe półki wypełnione są przeróżną żywnością, trudno nam wyobrazić sobie sytuację, że może jej zabraknąć.

– Niestety, ale jest to poważne zagrożenie, które obecnie bagatelizujemy. Dziś nie ma potrzeby martwienia się o ilość produkowanej żywności. Skupiamy się bardziej na poprawie jej jakości: staramy się zwiększyć plonowanie zbóż, polepszyć walory smakowe, modyfikować zawartość cukru – mówi prof. Stanisław Karpiński. – Tymczasem za kilka lat dostęp do żywności w Europie może być bardzo ograniczony.

Widmo głodu i rozwiązania tego problemu, jakie proponuje nauka będą tematem prelekcji profesora podczas 19. Central European BioForum.

Ekspert CEBioForum przypomina, że jeszcze w XIX wieku duża część naszego starego kontynentu głodowała. Choroby, jakie niszczyły uprawy zbóż i ziemniaków doprowadziły do klęski głodu.

– Żyjemy w epoce dobrobytu, więc nie znamy tego problemu. Ale to jest realne zagrożenie – dodaje.

Na półkach znów tylko ocet?

Co może sprawić, że produkcja żywności zmniejszy się tak drastycznie? Największym zagrożeniem dla upraw są zmiany klimatyczne. Przez rosnącą temperaturę, do Europy zaczynają docierać subtropikalne choroby zbóż.

– Jedna z nich, pandemiczna choroba rdza pszenicy (TTTTF) już dotarła z Płn. Afryki do Sycylii i na południe Włoch. Pokonała barierę morską, więc stanowi poważne zagrożenie dla europejskich upraw – mówi profesor. – Europejskie odmiany pszenicy nie mają genów odporności na tę chorobę.

Tego typu choroby, na które nasze uprawy nie są uodpornione, sieją ogromne spustoszenie. Niszczą plon niemal całkowicie.

Kolejnym poważnym zagrożeniem są kataklizmy pogodowe – wiosenne susze, nawałnice. Zdaniem naukowców, jeżeli do 2030 roku nie uda się powstrzymać globalnego wzrostu temperatury średnio poniżej 2 stopni Celsjusza, grozi nam katastrofa klimatyczna.

– Zbiory mogą się zmniejszyć nawet o 40 procent. Za 10 lat może nastąpić kompletne rozregulowanie zbilansowanego systemu żywienia, jaki obecnie znamy – tłumaczy ekspert. – Może dojść do tego, że na sklepowych półkach znów zabraknie jedzenia. Tym razem jednak nie będzie to efekt socjalistycznej gospodarki centralnie sterowanej, a zmian klimatu.

Wciąż boimy się GMO

Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych walczą ze zmianami klimatycznymi, stosując modyfikacje genetyczne. Dzięki temu, rośliny w krótkim czasie stają się bardziej odporne na niesprzyjające warunki pogodowe. Europa wciąż broni się przed żywnością modyfikowaną genetycznie. Ostatnio Trybunał Europejski uznał stosunkowo nową technologię CRISPR za modyfikację genetyczną (GMO), przez co praktycznie wykluczył stosowanie tej metody z hodowli roślin.

– To zagranie polityczne, bo nie ma żadnych podstaw naukowych, które by jednoznacznie mówiły o tym, że ta żywność GMO jest w jakikolwiek sposób szkodliwa. Badania nad GMO trwają już od 50 lat – dodaje prof. Karpiński. – Najbardziej prestiżowe ośrodki badawcze na świecie stwierdziły, że nie ma podstaw, by uznać, że GMO jest szkodliwe.

Dlaczego stosuje się GMO? Dzięki modyfikacjom genetycznym, w ciągu 3-4 lat można otrzymać odmiany (linie genetyczne) odporne np. na czasowe niedobory wody, które obecnie stają się jednym z największych problemów rolnictwa. Stosując tradycyjne metody hodowlane, proces ten będzie trwał ok. 10-12 lat.

– My już jesteśmy spóźnieni w tej kwestii. Decyzję o wprowadzeniu modyfikacji genetycznych trzeba było podejmować dekady temu – mówi prof. Karpiński. – Tymczasem u nas wciąż trwa polityka anty-GMO. Wszystko dlatego, że ludzie nie są dostatecznie wyedukowani w tym zakresie wiedzy.

Ratunek i kompromis w analizie matematycznej

Prof. Stanisław Karpiński i jego zespół opracowuje rozwiązanie, które może uratować europejskie uprawy. Polega ono na przyspieszeniu tradycyjnej hodowli roślin i opiera się na matematycznym modelowaniu procesu hodowli nowych odmian.

– Mierzymy i ustalamy zależności pomiędzy odpornością na stresy środowiska, takie jak czasowe niedobory wody, podwyższona temperatura i nasłonecznienie oraz odporności na choroby a cechami takimi jak plonowanie i wydajność zużycia wody przez rośliny. Ustalamy obecnie matematyczny wzór tych biologicznych zależności takich jak: wartości modulowanej fluorescencji chlorofilu i temperatury liści w zmiennych warunkach z zawartością niektórych hormonów stresu i reaktywnych form tlenu oraz plonowaniem roślin. Dzięki takim dyskretnym matematycznym wzorom opisujących te zależności zaprogramujemy robota, który jest w stanie odróżnić telemetrycznie potencjał plonowania i odporności na stresy selekcjonowanych nowych odmian – mówi prof. Karpiński.

Projekt jest już w zaawansowanej fazie testów. Dzięki temu rozwiązaniu uda się skrócić proces hodowli i zredukować koszty otrzymania nowych odmian nawet o 20 procent.

– To jest rozwiązanie innowacyjne w skali świata, gdyż stosujemy unikalny i zintegrowany system jednoczesnego pomiaru parametrów modulowanej fluorescencji chlorofilu i modulowanej temperatury liści. Jesteśmy pionierami w tym zakresie wiedzy – mówi prof. Karpiński. – W przyszłym roku będziemy gotowi do wprowadzenia tego urządzenia na rynek.

Czy takie rozwiązanie może ocalić nas przed głodem?

– Może nam znacznie przyspieszyć proces i obniżyć koszty otrzymywania nowych odmian. Wszystko zależy od tego, jak szybko polscy i europejscy hodowcy roślin będą chcieli je wprowadzić do procesu hodowli – podsumowuje. – Na Zachodzie już stosuje się zautomatyzowane systemy hodowli nowych odmian a u nas wciąż stosuje się tradycyjne metody hodowli sprzed 50-60 lat. Brakuje nam w tym zakresie dobrego wzorca.

Wykładu prof. Stanisława Karpińskiego „Trends and challenges in agricultural biotechnology” będzie można wysłuchać podczas 19. Central European BioForum.