Först, En Primer
För att förstå vad den här nya gruppen försöker göra först krävs en snabb biokemi-repetition:Som vi sa, växter behöver kväve, och kväve kan naturligt finnas flytande omkring i luft och mark. Verkar vara en bra match, höger? Inte riktigt. Växter kan inte bara suga upp det kvävet som det är; det måste omvandlas till en form de faktiskt kan absorbera. De flesta växter kan inte göra detta själva, så de svarar på en hjälpare.
När det gäller vissa grödor, speciellt baljväxter som bönor, ärtor, och linser, den hjälparen är en bakterie i familjen Rhizobia. Den här bakterien är fantastisk och livsviktig och okänd! Den lever i jorden, ganska vilande, tills den hittar en värdväxt den gillar. Sedan hakar det fast på växtens rötter, på vilken den börjar bilda dessa små sfäriska knölar. Detta är inte ett parasitiskt förhållande - bakterierna behöver växten, och växten behöver också bakterierna. Efter att den har bildat en knöl, bakterierna utför en åtgärd som kallas "kvävefixering, ” där den omvandlar kväve till ammoniak. Ammoniak är en förening av kväve och väte – vätet finns också i luften och jorden, väntar på att något ska använda den – och växter kan sluka den direkt. Så bakterierna skapar all denna läckra ammoniak i jorden, lämnar den rik och bördig för alla växter som vill växa där nästa. Alla vinner:bakterierna får växa, och växten (och jorden, och planeten) blir friskare.
Andra grödor, speciellt gräs som majs och vete, locka inte till sig dessa kvävefixerande bakterier. (Vi vet inte helt varför, vilket är en av sakerna som det här nya företaget försöker ta reda på.) Det betyder att vi människor måste gå in som medhjälpare för att kunna odla dessa grödor i den mängd vi behöver, och det gör vi genom att själva fixera kvävet i form av gödsel. FAO uppskattar att senast 2018 världens gödselmedelsanvändning kommer att överstiga 200 miljoner ton, som har många, många negativa effekter. Det kräver petroleum eller naturgas för att göra - de är båda bra källor till väte, en av nyckelkomponenterna i ammoniak – och är explosionsbenägen. Det är också, självklart, förödande för miljön; överskott av gödselmedel rinner ut i vattendrag, förgifta fisk, orsakar algblomning, och i allmänhet förstöra den naturliga världen.
Det finns massor av ansträngningar för att minska användningen av gödningsmedel; ibland involverar det högteknologiska applikationer, eller ibland med hållbara metoder som växtföljd. (Den senare cirkulerar kvävefixerande växter, som linser, med kvävevärdelösa växter, som majs.) Men detta nya Bayer/Gingko Bioworks-samarbete försöker något annat.
Tänk om majs kunde fixa sig med kväve?
Tanken här är att vissa växter lockar till de hjälpsamma bakterierna, och vissa är det inte. Tänk om vi kunde komma på ett sätt att få de där hjälpsamma bakterierna att klumpa sig på rötterna på växter som de inte har visat så mycket intresse för, som majs? Teoretiskt sett, detta skulle vara ett enormt steg framåt:majs (bara som ett exempel) skulle plötsligt kunna, som baljväxter, förvandla naturligt förekommande kväve till ammoniak som det kan använda. Plötsligt är behovet av gödningsmedel antingen drastiskt minskat eller helt eliminerat – tillsammans med naturgasanvändningen och föroreningarna som kommer med gödselmedel.
Det här är ett otroligt svårt projekt; de måste analysera, säger Wired, hundratusentals olika bakterier för att hitta egenskaper de letar efter, och sedan börja odla skräddarsydda bakterier i ett labb med dessa egenskaper, och sedan ta reda på hur man får de nya skräddarsydda bakterierna till en säljbar form (som en fröbeläggning). Det har aldrig gjorts förut. Men företaget är optimistiskt; de påpekar att bakterierna som klumpar på baljväxter har ett symbiotiskt förhållande med växten – den gillar att ha bakterierna där. Så de är hoppfulla att de kan komma på ett sätt att föra det symbiotiska förhållandet till en växt som ännu inte har upplevt det.
Vem är målet här?
Även om detta verkligen kan vara en världsomvälvande prestation om det nya företaget kan knäcka pusslet, Det är värt att notera att rörelsen för hållbart jordbruk redan har några lösningar på dessa frågor. Växtföljd, ger baljväxter och andra kvävefixerande bakterievänliga växter en chans att injicera ammoniak i jorden. Organiska gödselmedel, som inte är gjorda av petroleum eller naturgas, sönderfalla långsamt, ger en långsiktig lösning utan lika stor risk för avrinning. Täckgrödor, som klöver och råg, kan planteras precis efter en sommarskörd, återföra ammoniak till jorden innan nästa års skörd sås. Dessa, och mer, är lösningar som redan finns – men det nya företaget siktar inte på bönder som redan använder dessa metoder. Bayer/Gingko Bioworks-företaget riktar sig till storskaliga monogrödebönder, och teoretiskt sett kan det vara till stor hjälp för att minska användningen av gödningsmedel. Men det är verkligen inte den enda vägen framåt.
