Nová éra v zemědělství: Geneticky upravené mikroby slibují snížení emisí a nákladů na hnojiva

Hnojiva jsou pro globální potravinovou bezpečnost klíčová, jejich výroba je však energeticky náročná a produkuje značné množství emisí.

Hnojiva jsou pro globální potravinovou bezpečnost klíčová, jejich výroba je však energeticky náročná a produkuje značné množství emisí. Některé společnosti proto sází na mikroby, které by mohly pomoci tento problém řešit.

Rostoucí počet výzkumů ukazuje, že osídlení půdy kolem kořenů plodin prospěšnými mikroby může rostlinám pomoci s výživou, zejména dodáním klíčového dusíku pro jejich růst. To by mohlo snížit potřebu chemických hnojiv, jejichž výroba se podílí na zhruba 2 % celosvětových emisí skleníkových plynů. Zároveň by to snížilo náklady pro zemědělce, což je významná výhoda – obzvláště v době, kdy nedávné globální události výrazně zvýšily ceny energií a hnojiv.

Lidé používají biologická hnojiva, jako je hnůj, po tisíce let a společnosti dlouhodobě vyvíjejí mikrobiální hnojiva, včetně těch, která využívají genetické inženýrství. Je však náročné navrhnout mikroby, které by spolehlivě dodávaly dusík plodinám a zároveň samy prosperovaly. Fixace dusíku je pro mikroby energeticky velmi náročná, a pokud veškerou energii vloží do tohoto procesu, může to bránit jejich vlastnímu růstu.

Startup Switch Bioworks přichází s novým přístupem, který v podstatě umožňuje mikrobům usadit se a vytvořit zdravé kolonie, než se přepnou do režimu produkce dusíku. „Musíme znovu vynalézt hnojiva,“ říká Tim Schnabel, zakladatel a generální ředitel společnosti. Vzduch je sice téměř z 80 % tvořen dusíkem, ale rostliny jej nemohou přímo využít. Spoléhají se na takzvaný fixovaný dusík, který byl přeměněn na reaktivnější sloučeniny, jako je amoniak. V přírodě tuto fixaci dusíku provádějí mikroby. Syntetická hnojiva jsou v podstatě průmyslová fixace dusíku pomocí Haber-Boschova procesu, který využívá zemní plyn k výrobě amoniaku.

Switch Bioworks sází na genetický přepínač – sekci DNA, která řídí zapínání a vypínání genů. V tomto případě aktivuje geny, které spouštějí produkci a uvolňování amoniaku z buňky. Společnost pracuje na několika možnostech spuštění této změny u svých mikrobů. Hlavní z nich je, aby mikroby reagovaly na úroveň dusíku v půdě: jakmile klesne na určitou úroveň, začnou produkovat amoniak. To jim umožní nejprve se rozmnožit a vytvořit dostatečnou populaci kolem kořenů rostlin.

Společnost Switch v současné době testuje svůj produkt v šesti amerických státech, ačkoli k uvedení komerčního produktu na trh zbývají dva až tři roky. Zpočátku se zaměřuje na kukuřici, nejrozšířenější plodinu v USA. Již nyní, v raných fázích testování, vypadají některé rostliny kukuřice ošetřené mikroby Switch viditelně zdravěji. Dan Blaustein-Rejto, ředitel pro potraviny a zemědělství v Breakthrough Institute, zdůrazňuje, že zatímco laboratorní výsledky jsou slibné, polní zkoušky jsou klíčovým krokem k ověření produktu.