I et felt på den engelske landsbygda vokser en ny kilde til fiskeolje. Rothamsted Research i Hertfordshire, Storbritannia, startet nylig et feltforsøk med kamelina lin ( Camelina sativa ) planter som er genetisk modifisert for å produsere langkjedede omega-3-fettsyrer - den viktigste komponenten i "fiskeolje."
Relatert innhold
- Hva vil overbevise folk om at genetisk modifiserte matvarer er bra?
- Mat, modifisert mat
Feltforsøket fikk godkjenning i april fra Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA), Storbritannias administrative organ som regulerer genmodifiserte avlinger, og forskerne skal høste sin første avling denne måneden eller neste måned. For Storbritannia er dette et stort skritt; faktisk er det den første rettsaken i sitt slag. DEFRA har bare godkjent fem genmodifiserte planter (GM) for feltforsøk, og dette er den første med økt næringsverdi.
Mens noen er på vakt mot slike genmodifiserte organismer som gjør det til det menneskelige kostholdet, ser andre det som en del av en trend i å bruke GM-planter for å gjøre næringsrik mat og medisiner mer bærekraftig. I dette tilfellet kan GM-kamelina gjøre fiskeoppdrett mer bærekraftig og fisk mer næringsrik.
Se, fisk lager faktisk ikke fiskeolje. Det vi kaller fiskeolje er lange kjeder med omega-3 flerumettede fettsyrer. Eicosapentaenoic acid (EPA) og docosahexaenoic acid (DHA) er de to viktigste fettsyrene til menneskelige dietter og har blitt koblet til sunn hjernefunksjon og redusert betennelse (selv om det ennå ikke er klart om disse fordelene fører til sunnere hjerter, som mange har hevdet ). Alger og sopp produserer naturlig disse lange kjedene, og fisk spiser mikrober eller mindre organismer som spiste mikrober.
I havet gjør oljer seg oppover i næringskjeden til større fisk. Så en vill fisk vil ha fiskeoljer akkumulert fra maten den spiste.
På oppdrettsanlegg er det imidlertid en annen historie. "Det store problemet er at fiskeoppdrett er avhengig av disse fiskeoljene som et bidrag, " sier Jonathan Napier, hovedforsker i Rothamsted-rettssaken.
Uten mengden av oljerike matkilder i havet, vil en oppdrettsfisk ikke "vokse opp som ser ut som en ekte fisk eller smake som en ekte fisk. Den vil rett og slett ikke ha de rette fettsyrene i oljene sine, sier Colin Lazarus, en biolog ved University of Bristol i Storbritannia som ikke er tilknyttet den nåværende rettssaken. Uten oljen ville oppdrettsfisk også vært mindre næringsrik, da de mangler omega-3-fettsyrer.
Alge- og fuglebestander er rotete og vanskelig å vedlikeholde i stor skala, så dessverre er det enkleste stedet å få fiskeolje fra annen fisk. Rundt en million tonn fiskeolje høstes årlig fra havet, og omtrent 80 prosent av dette går til oppdrettsanlegg og blandes i gårdsfôr.
Hvis det virker litt latterlig å høste fisk fra havet for å mate fiskeolje til oppdrettsfisk, har du rett. Når bestandene av vill fisk synker, kommer mer og mer av fisken som konsumeres over hele kloden fra gårder. Men for at fisken skal være næringsrik, trenger den den ville fisken.
Et oppdrettsanlegg i Norge. (Med tillatelse av Flickr-brukeren Yodod) Hvordan kan ressurssjefer stoppe denne selvbeseirende stilen? Svaret, tror noen forskere, ligger i landbruket.
Landbruk krever ganske grunnleggende ressurser - sollys, vann og gjødsel - og har allerede infrastruktur for å produsere oljer som solsikkeolje og rapsolje. Så hvorfor ikke genetisk konstruere planter for å produsere fiskeolje?
Genetisk modifisering kan gi en mer bærekraftig vei til å dyrke fisk til konsum fordi hoovering av sjøene, opptak av all fisken i havet for å slipe opp masser av den for å få fiskeolje til å dyrke fisk i fangenskap ikke er bærekraftig trening, sier Lazarus.
Men hvordan lager man en plante som lager fiskeolje? Å få en plante til å lage omega-3-fettsyrer er bare et spørsmål om å kutte og lime alle de riktige genene fra alger til en plante, forklarer Lazarus. For å produsere ønsket fettsyre, må du finne ut hvilke gener som produserer en syre med riktig antall karbonat og kjemiske bindinger på alle de riktige stedene.
"Hvis du har de riktige genene, vil planten gjerne gjøre det for deg, " sier Lazarus. I 2004 kuttet Lazarus laboratorium for eksempel gener av alger til en Arabidopsis, en liten blomstrende plante som ofte ble brukt i tester for å observere biologiske reaksjoner. Etter at den ble spleiset sammen produserte hele planten lave nivåer av langkjede omega-3 og omega-6 fettsyrer.
Teamet på Rothamsted har brukt det siste tiåret på å prøve å bygge en mer effektiv plantefiskoljefabrikk. "Det var litt som å prøve å finne alle delene som lager enheten din, og når du først har fått alle delene, kan du sette dem sammen, " sier Napier.
Camelina-planter laget for et ideelt fartøy, gitt deres raske livssyklus og for det faktum at de vanligvis ikke krysser hybridisering eller avler med vanlige rapsplanter - noe som betyr at gener som er konstruert til kamelinaen er mindre sannsynlig å genetisk forurense ville plantepopulasjoner. De har klart å genetisk modifisere kamelina-plantene sine til å inneholde syv gener fra alger, så de vil sannsynligvis produsere høye nivåer av både EPA og DHA.
Disse algegenene krevde også en viss modifisering for å gjøre den kompatibel med planten. Dette skyldes at når gener blir transkribert i en celle, har noen organismer visse preferanser når de leser genetiske koder. Så forskerne finjusterte gener for å inneholde genetiske byggesteiner favorisert av kamelina, i stedet for de som favoriseres av alger.
"Det er nesten som å jevne språket for å få det til å flyte bedre i verten, " sier Napier. Dette gjør omega-3-produksjonen i anlegget mer effektiv, og gir mer fettsyrer. Deretter, ved hjelp av et spesielt promotergen, klarte forskerne å fokusere produksjonen av disse fettsyrene i plantenes frø, noe som gjorde høstingen mye enklere
Disse kamelina-plantene produserer frø i drivhuset og produserer frø som inneholder 25 prosent omega-3 oljer (12 prosent EPA og 14 prosent DHA) og 75 prosent vanlig vegetabilsk olje. Siden oppdrettsanlegg ofte blander vegetabilsk olje i fôret sammen med fiskeolje for å redusere kostnadene, er det en nyttig kombinasjon. Forskere ved University of Stirling tester for tiden fôret fra Rothamsted drivhus i oppdrettsanlegg.
Det neste logiske trinnet er å teste hvordan plantene klarer seg når de dyrkes i et felt i stedet for et drivhus. I år inkluderer feltforsøket cirka 1000 planter på 100 kvadratmeter tomt, og hvis alt går bra, vil de neste år doble volumet.
Camelina sativa og andre avlinger av frøolje kan gi fiskeolje til fremtidens akvabruk. (Med tillatelse fra USDA) Forsøket vil løpe hver vekstsesong gjennom 2017. Suksess vil være en plante som vokser nøyaktig på samme måte utenfor som i drivhuset - og produserer samme mengde omega-3s.
Hvis alt går greit, kan plantene produsere omega-3-fettsyrer til vanlig oppdrettsanlegg i løpet av de neste ti årene. Plantene kan til og med bli en kilde for menneskelige kosttilskudd — en blomstrende industri, selv om vitenskapen om effektiviteten deres ikke er fullt ut ennå.
Når det er sagt, er det tydeligvis ikke alle som ser øye med øye på genteknologi. Noen frykter at avlingene kan komme med uoppdagede helserisiko eller allergier. Og andre føler at det ikke løser problemer for bærekraftighet for akvakultur.
Helena Paul, direktør for gruppen GM Freeze, sa: "Dette vil ganske enkelt erstatte ett problem, overforbruk av fiskebestander for å fôre fisk, med et annet, ekstra etterspørsel etter land for fôr til dyr, i stedet for å dyrke mat til mennesker. The Guardian i januar da planene for rettsaken først ble kunngjort.
Rothamsted-gruppen er absolutt ikke den eneste som jobber med avlinger som kan produsere omega-3s. Et team i Australia er konstruert av kamelina- og rapsplanter for å produsere omega-3-fettsyrer. I USA har Monsanto utviklet seg på en soyabønneplante som produserer en omega-3 kalt stearidonsyre. Andre grupper ser på linfrø og indiske sennepsplanter også som potensielle verter.
Dessuten er genteknologi ganske fleksibel. Utover fiskeolje, kan det en dag brukes til å lage andre oljer og ernæringsprodukter, spekulerer forskere. Å bruke planter for å produsere ting som legemidler og til og med orale vaksiner er til og med en mulighet.
"Hvis du kan få en plante til å produsere antigenet som produserer vaksinen, kan det være lettere å transportere planten eller planteproduktet slik at folk bare spiser, " sier Lazarus.
Tenk det: Avlinger chock full av vaksine mot meslinger. En slik utvikling er selvfølgelig langt unna og vil kreve omfattende klinisk og miljømessig feltprøving før du blir noe nær virkeligheten.
Men for forskere er potensialet forlokkende. Et viktig første skritt? En fruktbar høst når forskere fra Rothamsted plukker fiskeoljefrøene sine.
