Može li znanost spasiti naša omiljena vina?
Chardonnay jedno je od najpopularnijih i najprepoznatljivijih vina na svijetu. Geni grožđa u osnovi su preneseni iz jedne biljke u istočnoj Francuskoj prije stoljeća. Ova genetska konzistencija može se smatrati dobrom stvari jer održava prepoznatljivost grožđa. No, njegovi su geni odgovorni i za to kako reagira na okoliš, uključujući štetnike i bolesti uobičajene za bilo koji vinograd.
Jedna od takvih globalnih pošasti je ono što je poznato kao 'peronospora', patogen nalik na gljivicu koji može trunuti i uklanjati lišće biljke tako da njezino grožđe ne može proizvesti dovoljno šećera da fermentira u dobro vino.
U rodnom kraju vinove loze, biljka je možda razvila prirodnu otpornost na peronospore i druge bolesti. No, kada vinari piju drevne sorte u novim vinskim regijama, vinova loza može biti posebno osjetljiva na lokalne pošasti.
Jedan primjer? New Jersey. Država možda nije posebno poznata po vinu, ali proizvodnja je posljednjih godina narasla. Glavno pitanje su vruća i vlažna ljeta u New Jerseyju, savršen recept za truljenje.
Peter Oudemans, profesor, Odjel za biljnu biologiju i patologiju, Sveučilište Rutgers / Fotografija ljubaznošću Sveučilišta Rutgers
'Svaki vinograd u New Jerseyju suočava se s peronosporom', kaže Peter Oudemans, biljni patolog sa Sveučilišta Rutgers. 'To je česta i prilično razarajuća bolest.'
Peronospora može se pogoršati kao klimatske promjene se mijenjaju vinske regije oko svijeta.
Za sada i konvencionalni i organski poljoprivrednici drže vinove loze bez bolesti kombinacijom postupaka poput rezidbe i pesticida.
U New Jerseyju vinogradari prskaju fungicidima 6 do 12 puta u sezoni kako bi suzbili peronosporu, prema New Jersey Centru za istraživanje i obrazovanje vina. Ali nova tehnika, CRISPR (skraćenica od Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), može omogućiti znanstvenicima da dorade gene Chardonnaya kako bi postali otporni na peronospore.
Ali postoji još jedna opcija. Ljubiteljima chardonnaya to se možda neće svidjeti, ali zašto ne odbaciti grožđe i potražiti nove lokalne sorte?
'Nadam se da možemo interno inženjerirati biljku kako bismo smanjili infekciju', kaže Rong Di, biljni patolog i molekularni biolog iz Rutgersa. Njezin tim testira CRISPR na sorti grožđa nazvanoj Dijon Chardonnay 76. Rad financira Nacionalni institut za hranu i poljoprivredu, dio američkog Ministarstva poljoprivrede.
'Gljiva će uvijek biti tu', kaže Di. 'Ali ako biljke mogu [postati] otporne, ne moramo toliko prskati.'
No hoće li potrošači prihvatiti novu i ponekad kontroverznu tehnologiju kako bi spasili staru tradiciju? Ako ne, koja je alternativa?
Izbliza vinove loze loza zahvaćene peronosporama ( Plasmopara viticola ) / Getty
CRISPR grožđe
Geni su osnovni nacrt života, kôd koji daje upute kako će živo biće izgledati i funkcionirati. Geni su također nasljedni. U tradicionalnom uzgoju grožđa, grožđe se križa kako bi poprimilo određene karakteristike.
Ali tradicionalni uzgoj može biti slogan. Uzgajajte jednu namijenjenu osobinu, a mogli biste izgubiti još jednu vitalnu. Na primjer, kada uzgajivači pokušavaju poboljšati ekološku sposobnost grožđa, riskiraju promijeniti njegove okuse.
“Chardonnay je vrlo cijenjen u svijetu. Ljudi znaju i prepoznaju kakav je okus Chardonnayja ”, kaže Oudemans. 'Ako se počnete petljati s Chardonnayem u smislu konvencionalnog uzgoja, promijenit ćete profil okusa i mirisa do te mjere da to možda više neće biti Chardonnay.'
„Uzgajivači i tržište uvjetovani su da prihvate određene popularne sorte - Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Moje grožđe] možda ima kvalitete koje bi mogle biti slične elitnim sortama, ali to bi bile potpuno nove sorte. ' —Bruce Reisch, genetičar sa Sveučilišta Cornell
CRISPR ima radikalno drugačiji pristup. To je vrsta uređivanja gena, često u usporedbi s biološkim procesorom teksta. Ako su geni kod, tada CRISPR omogućuje znanstvenicima dodavanje, brisanje ili zamjenu malih dijelova tog koda.
Di želi koristiti CRISPR za uređivanje gena Chardonnaya, tako da se vinova loza odupire peronospori, u osnovi isključujući određene gene kako bi gljiva otežala držanje biljke.
Mijenjate tradiciju?
Prvi Di-jevi laboratorijski rezultati već se izbacuju, ali ovo su eksperimentalni eksperimenti na cvjetnici nazvanoj Arabidopsis , koji je povezan sa senfom. Znanstvenici koriste Arabidopsis kao laboratorijski model, dijelom i zato što ga je lako uzgajati u zatvorenom te ima brz životni ciklus. Prema Diu, CRISPR-ova verzija ovih biljaka 'pokazala je otpor' na vrstu peronospore koja je jedinstvena za ovu vrstu.
Trebat će još mnogi eksperimenti da bi se grožđe CRISPR radilo u laboratoriju i eksperimentalnim staklenicima. Trebat će još duže, ako uopće ikad, prije nego što grožđe stigne do vinograda New Jerseyja. Uz tehničku stvarnost i prihvaćaju li potrošači tu praksu, tehnologija se također može suočiti regulatorne prepreke .
Ali postoji još jedna opcija. Ljubiteljima chardonnaya to se možda neće svidjeti, ali zašto ne odbaciti grožđe i potražiti nove lokalne sorte?
Bruce Reisch, genetičar i uzgajivač vinove loze sa sveučilišta Cornell, čini upravo to.
Bruce Reisch oprašivanje cvijeća grožđa / Fotografija ljubaznošću Sveučilišta Cornell
Reischov tim istražuje DNK manje poznatog vinskog grožđa kako bi pronašao gene koji pružaju prirodnu otpornost na peronospore i druge bolesti. Zatim su znanstvenici križali otporno grožđe s poznatim kolegama kako bi stvorili potomstvo koje je istovremeno ukusno i lakše uzgajati u regiji.
'Uzgajivači i tržište uvjetovani su da prihvate određene popularne sorte - Merlot, Chardonnay, Cabernet', kaže Reisch. Njegovo grožđe je drugačije. 'Možda imaju kvalitete koje bi mogle biti slične elitnim sortama, ali to bi bile potpuno nove sorte.'
Pronaći tržište za ovo nepoznato grožđe može biti izazov. Kupci vina mogu proći nešto novo. Ali Reisch kaže da vrijedi. Većina danas popularnog grožđa bliski su rođaci, osjetljivi na bolesti i teško ih je uzgajati bez pesticida.
Više genetske raznolikosti donijelo bi zdravije zalihe, kaže Reisch, što je dugoročno korisno za vinogradarstvo.
Je li to GMO?
Poput većine znanstvenika koji rade s CRISPR-om, Di tvrdi da njezin rad nema nikakve veze s genetski modificiranim organizmima (GMO), što je pojam zaglibljen u kontroverzama.
Dok je značenje GMO nije uvijek jasan , obično se odnosi na tehniku koja uzima genetske informacije od jedne vrste i ubacuje ih u DNK potpuno druge.
Na neki se način CRISPR može uvelike razlikovati od ovih starijih GMO tehnika jer omogućuje pročišćenije genetske promjene.
Neki od najčešćih GMO-a modificirani su genima koji proizvode bakterijske toksine, koji ubijaju određene štetnike insekata, ili genima koji usjeve čine tolerantnim na herbicid glifosat, poznat i kao Roundup.
Na neki se način CRISPR može uvelike razlikovati od ovih starijih GMO tehnika jer omogućuje pročišćenije genetske promjene. Umjesto da ubaci dio genetskog koda iz druge vrste, CRISPR može promijeniti samo mali dio koda unutar ciljane biljke.
No, iako CRISPR dopušta manje promjene, ipak bi se mogao koristiti za izradu drastičnijih. To uključuje umetanje gena iz drugih vrsta, kaže Jennifer Kuzma, profesorica znanosti i tehnologije i ko-direktorica Centra za genetsko inženjerstvo i društvo na Državnom sveučilištu Sjeverne Karoline.
'Mislim da ne možete generalizirati uređivanje gena ili CRISPR', kaže ona.
Pristalice CRISPR-a usredotočene su na suptilnije načine na koje može promijeniti biljku, dok oni koji se protive biotehnološkoj hrani ističu drastičnije mogućnosti.
'Istina je negdje između', kaže Kuzma. 'I to ovisi o aplikaciji.'
Diin rad uključuje relativno male prilagodbe, svjesnu odluku da se izbjegnu kontroverze.
'Postoje društvene brige zbog GMO-a', kaže ona. 'Rasprava je već tu.'
