Наши сельскохозяйственные системы сталкиваются с огромными проблемами, включая изменение климата, деградацию почв, нехватку рабочей силы и все более экстремальные погодные условия. Тем не менее, производство продуктов питания должно вырасти на 60% к 2050 году, чтобы прокормить население планеты, которое, по прогнозам, составит 9 миллиардов человек. Нам срочно необходима новая сельскохозяйственная революция, которая может полностью изменить "традиционные" методы ведения сельского хозяйства.
Повышение устойчивости
Доминирование интенсивного сельского хозяйства и тяжелой техники имело катастрофические последствия для здоровья почвы. Действительно, исследования показали, что почвы, например, Великобритании могут выдержать только менее 100 будущих урожаев. Это вызвало большой интерес к "беспочвенным" системам, таким как гидропоника (где корни растений выращиваются в питательном растворе) и аквапоника (где отходы, производимые выращенной рыбой, снабжают питательными веществами растения, выращенные гидропоническим способом). На выставке FFT такие компании, как Lettus Grow, демонстрировали следующий уровень выращивания без почвы: аэропоника, где корни растений взвешиваются в воздухе и просто опрыскиваются тонким туманом питательного раствора. Это значительно сокращает количество необходимых удобрений и воды, и растения также растут быстрее благодаря увеличенному газообмену вокруг корней. Так как такие системы обычно работают в помещении, то климат можно поддерживать в оптимальных условиях, а урожай не страдает от болезней и не содержит вредных пестицидов. Несмотря на то, что капитальные затраты могут быть значительными, каждый год можно завершать больше циклов выращивания культур, снижая затраты на одну культуру. Гидропонные и аэропонные системы выращивания требуют мало специальных знаний и могут помочь общинам, пострадавшим от стихийных бедствий или конфликтов, самостоятельно производить продукты питания. Однако не каждая культура процветает в этих условиях выращивания: наиболее подходящими представляются салатные культуры (включая салат, огурцы, помидоры) и зелень. В настоящее время более тяжелые культуры, такие как пшеница и картофель, лучше всего выращивать в земле.
Тем не менее, урожаи, выращенные на открытом воздухе, должны быть устойчивыми к все более частым экстремальным погодным явлениям, как это наглядно продемонстрировали наводнения и засухи 2019 года. Одним из решений могло бы стать использование силы арбускулярных микоризных грибов (AMF), которые формируют естественные симбиотические партнерства с растениями, обеспечивая питательными веществами, такими как азот и фосфор, в обмен на углерод. Это может значительно повысить энергию растения, однако формулы ДМС, разработанные до сих пор для сельскохозяйственных культур, имели ненадежный успех. Это связано с тем, что эти продукты имеют "универсальный подход", который игнорирует высокую специфичность микробных сообществ. Однако достижения в области высокопроизводительного секвенирования ДНК позволяют исследователям выявлять точные микробные сети вокруг корней растений. Такие компании, как MycoNourish, используют эти знания для создания индивидуальных рецептур, разработанных с учетом особенностей отдельных видов растений. Они описывают свои исследования как "агентство знакомств", которое сопоставляет растения со своими идеальными партнерами по грибкам. Теория заключается в том, что сильные грибковые сети, окружающие корни растений, помогут смягчить последствия неблагоприятных условий окружающей среды, обеспечивая более стабильный урожай. Тем не менее, необходимо больше исследований о воздействии ДМС, так как они могут оказывать значительное влияние на растение-хозяина (влияя на экспрессию генов, время развития и сопротивляемость болезням) и при определенных условиях могут стать паразитами.
В центре внимания FFT был также более спорный подход к повышению устойчивости культур: редактирование генов. Это отличается от генетической модификации, когда целые гены (часто из несвязанных видов) вводятся с целью получения генетически модифицированного организма (ГМО). Методы редактирования генов, включающие мощный метод CRISPR-Cas9, более точно нацелены на конкретные гены, внося изменения, которые могут быть всего лишь несколькими базовыми парами ДНК. Это может заставить замолчать отрицательные черты или усилить положительные, такие как устойчивость к болезням или засухоустойчивость. В конечном счете, редактирование генов может позволить селекционерам быстро создавать новые сорта растений в ответ на изменение окружающей среды или растения, не требующие пропитывания пестицидами и удобрениями. Они даже могут реально производить безглютеновую пшеницу, подходящую для тех, кто страдает целиакией. Но, несмотря на это обещание, прогресс в использовании генного редактирования остается в нормативном тупике с тех пор, как в июле 2018 года Суд Европейского Союза постановил, что к культурам, подвергающимся генному редактированию, будут применяться такие же строгие меры контроля, как и к генетически модифицированным культурам. Но согласились бы потребители с этим, учитывая сильную антипатию к ГМО? Это может быть преодолено, если генное редактирование будет отделено от генетической модификации, и о его преимуществах будет четко сообщено: немногие потребители, например, довольны идеей интенсивного опрыскивания продовольственных культур для их защиты от болезней, однако инструменты генного редактирования могли бы уменьшить необходимость в этом. Методы генного редактирования уже используются в медицине для разработки новых методов лечения таких заболеваний, как лейкемия, серповидно-клеточная анемия и муковисцидоз. Многие потребители также не осознают, что ГМО-культуры уже являются частью нашей пищевой цепочки, так как большая часть сои, импортируемой в страны Европы в качестве корма для животных, - это соя ГМО из США. В любом случае, если эти методы будут использоваться в сельском хозяйстве, потребителям должно быть предоставлено право выбора продуктов питания с генной обработкой посредством четкой, однозначной маркировки.
В следующей части мы поговорим о роли роботов в массовом производстве продуктов.