Lucrătorii inspectează o recoltă de banane la o fermă din Australia.Credit: Carla Gottgens/Bloomberg/Getty
Cursa pentru a crea o nouă generație de banane a început. Guvernul columbian a confirmat luna trecută că o ciupercă ucigașă de banane a invadat Americile – sursa unei mari părți din oferta mondială de banane. Invazia a dat o nouă urgență eforturilor de a crea fructe care să reziste la acest flagel.
Cercetătorii folosesc un mix de abordări pentru a salva banana. O echipă din Australia a inserat o genă din bananele sălbatice în soiul comercial de top – cunoscut sub numele de Cavendish – și testează în prezent aceste banane modificate în teste de câmp. Cercetătorii apelează, de asemenea, la puternicul și precisul instrument de editare genetică CRISPR pentru a spori rezistența soiului Cavendish împotriva ciupercii, cunoscută sub numele de Fusarium wilt tropical race 4 (TR4).
Înmulțirea rezistenței la TR4 în Cavendish prin metode convenționale nu este posibilă deoarece soiul este steril și se înmulțește prin clonare. Așadar, singura modalitate de a salva Cavendish ar putea fi modificarea genomului său, spune Randy Ploetz, un fitopatolog de la Universitatea din Florida din Homestead. Soiul reprezintă 99% din livrările globale de banane.
James Dale, un biotehnolog la Universitatea de Tehnologie Queensland din Brisbane, Australia, a început să primească cereri de informații despre bananele sale modificate genetic (GM) în iulie, când au apărut primele zvonuri că TR4 a ajuns în Columbia. „Apoi, Columbia a declarat o situație de urgență națională”, spune Dale, „iar acum gradul de interes a crescut vertiginos.”
O alternativă atrăgătoare
Nu este prima dată când un soi comercial de banane se confruntă cu dispariția. În prima jumătate a anilor 1900, o altă tulpină a ciupercii Fusarium, numită TR1, aproape că a eliminat bananierul de top al epocii, Gros Michel. Dar fermierii aveau o rezervă în Cavendish, care era rezistentă la TR1, suficient de dură pentru a rezista la manipulare în timpul exportului și avea o textură și un gust în general acceptabile. În anii 1960, marii cultivatori de banane, cum ar fi Chiquita, acum cu sediul în Fort Lauderdale, Florida, au trecut la Cavendish.
De data aceasta nu există o alternativă ușoară. Rodomiro Ortiz, genetician de plante la Universitatea Suedeză de Științe Agricole din Alnarp, spune că nici o specie de bananieri din natură nu are calitățile care au făcut Cavendish atât de populară și capacitatea de a rezista la TR4.
Și ciuperca este un adversar dur. Nu poate fi ucisă cu fungicide și poate persista în sol până la 30 de ani. Acest lucru a ajutat TR4 să se răspândească încet în întreaga lume, probabil prin autostop pe echipamente contaminate sau în sol. Tulpina a început să distrugă culturile de banane în anii 1990 în Asia, înainte de a invada Australia și țările din Orientul Mijlociu și Africa. Acum TR4 este în America, iar cercetătorii spun că Cavendish ar putea să dispară practic în următoarele câteva decenii dacă nu o pot modifica pentru a rezista la ciupercă.
Echipa lui Dale s-a concentrat pe modificarea plantelor Cavendish prin inserarea unei gene din banana sălbatică Musa acuminate malaccensis care conferă rezistență la TR4. După ce a publicat rezultate promițătoare1 în 2017 dintr-un mic studiu de câmp, a început un studiu mai amplu în urmă cu 15 luni. Dale și colegii săi au plantat Cavendish transgenic pe o jumătate de hectar de teren infestat cu TR4 în nordul Australiei. Bananele transgenice se descurcă bine, spune Dale, în timp ce aproximativ o treime din bananele obișnuite pe care le-a plantat pentru comparație sunt infectate cu ciuperca.
El plănuiește să solicite autorităților de reglementare australiene aprobarea de a comercializa o banană Cavendish transgenică după ce studiul se va încheia în 2021. Dar este imposibil de prezis dacă oficialii vor da undă verde, sau cât timp ar putea dura aprobarea.
Chiar dacă banana transgenică a lui Dale obține aprobarea, vânzarea lor ar putea fi o problemă. Culturile modificate genetic se confruntă de mult timp cu împotriviri publice în întreaga lume, în special în Europa. „James are banane excelente care par aproape imune la TR4”, spune Ploetz. „Dar dacă consumatorii le vor cumpăra sau nu, este o cu totul altă problemă.”
Vom fi banane cu CRISPR
În încercarea de a face bananele biotehnologice mai acceptabile pentru autoritățile de reglementare, Dale editează, de asemenea, genomul lui Cavendish cu CRISPR pentru a-i spori rezistența la TR4, în loc să insereze gene străine. Mai exact, el încearcă să activeze o genă latentă din Cavendish care conferă rezistență la TR4 – aceeași genă pe care a identificat-o la M. acuminate. Dar lucrarea se află încă în stadii incipiente. „Vor trece câțiva ani până când acestea vor ajunge în câmp pentru teste”, spune Dale.
Alți cercetători folosesc CRISPR pentru a stimula apărarea Cavendish-ului în moduri diferite. Leena Tripathi, un biolog molecular de la Institutul Internațional de Agricultură Tropicală din Nairobi, Kenya, folosește instrumentul de editare genetică pentru a suprima genele Cavendish care par să facă planta vulnerabilă la TR4. Până în prezent, ea a editat doar țesutul Cavendish în laborator. Următorul pas va fi cultivarea țesutului în puieți și apoi se va vedea dacă plantele supraviețuiesc expunerii la TR4. Cercetătorii din Filipine s-au oferit să ajute la testarea Cavendish-ului editat de Tripathi în țara lor; TR4 este prezent acolo, dar nu și în Kenya.
Cercetătorii au editat genomul unor plante tinere de bananier pentru a rezista la o tulpină de ciupercă numită Fusarium wilt tropical race 1.Credit: Jaindra Tripathi/IITA-Kenya
Și un start-up biotehnologic, Tropic Biosciences din Norwich, Marea Britanie, încearcă să folosească CRISPR pentru a stimula sistemul imunitar al Cavendish. Toate plantele produc mici șiruri de ARN care controlează activitatea unora dintre propriile gene. Iar studii recente2 sugerează că unele dintre aceste șiruri de ARN pot, uneori, să suprime genele agenților patogeni, paralizând invadatorii. Compania de biotehnologie folosește CRISPR pentru a edita firele de ARN din Cavendish astfel încât să reducă la tăcere genele din TR4.
Dar nu este clar cum vor întâmpina bananele editate genetic autoritățile de reglementare din întreaga lume. În 2016, Departamentul pentru Agricultură al SUA a decis să nu reglementeze o ciupercă al cărei genom a fost editat cu ajutorul CRISPR, sugerând că ar putea trata bananele editate într-un mod similar. Iar guvernele din Columbia, Chile, Brazilia, Japonia și Israel au publicat declarații oficiale care indică faptul că ar putea fi, de asemenea, îngăduitoare cu culturile editate prin CRISPR. Cu toate acestea, Uniunea Europeană a declarat că va evalua culturile editate genetic la fel de strict ca și alte alimente modificate genetic.
Ortiz susține eforturile de inginerie ale cercetătorilor, dar avertizează împotriva concentrării exclusiv pe o soluție biotehnologică la flagelul bananelor târâtoare. Există mai mult de o mie de alte tipuri de banane în afară de Cavendish, spune el. Acestea nu produc randamente la fel de mari ca cele ale Cavendish, nu se transportă la fel de bine și nu au același gust, dar Ortiz spune că firmele comerciale de banane ar putea încerca să creeze o piață pentru aceste soiuri alternative.
„Ar trebui să exploatăm diversitatea disponibilă”, spune el, „și să avem o campanie de marketing care să spună că vă puteți bucura de banană în alte moduri.”