Szászi Zoltán • 2023. május 6. 06:03
A klímaváltozás folyamatos fejtörést jelent a mezőgazdaság termelékenységének fenntartásában, az agrártudományok pedig a változó környezeti viszonyokhoz való alkalmazkodásban folyamatosan új kihívásokkal szállnak szembe, gyakran teljesen új területeken. Ilyen például a Holdon, vagy más bolygókon való növénytermesztés. Akár néhány évtizede még tudományos fantasztikumba illő gondolat volt a Földön kívül növényeket nevelni és élelmet előállítani. Ma már azonban komoly tudományos kutatómunka folyik a más égitesteken való növénytermesztés lehetőségeinek felderítésére.
A kiinduló pont az űrkrumpli
A Warwicki Egyetem 2020-ban publikált egy cikket arról, hogy lehetséges lenne-e burgonyát termeszteni a Marson. Ehhez a 2015-ös Marsi mentőexpedíció című film adta az inspirációt, ami itthon is nagy sikert aratott. A filmben a Matt Damon alakította nagyszájú tudós-asztronauta, Mark Watney, a társaitól elszakadva egyedül marad a Marson, és amíg egy mentőexpedícióra vár, a túléléshez egyedi taktikát választ: A marsi bázis raktárából burgonyával, és vákuumcsomagolt emberi ürülékkel egy apró, üvegházas területet burgonyavetéssé alakít át. A Warwicki Egyetem cikke szerint ez a kreatív ötlet nem csak nem lehetetlen, hanem éppenséggel jó kiindulási pont is lehet a jövőbeli marsi gazdálkodóknak burgonyával foglalkozni.
Ennek megvannak a maga előnyei és hátrányai a marsi talaj miatt. A bolygónak a vörös színt is adó vas-oxidos felszíne nagy arányban bazalt és bazalt-regolit. Korábban az amerikai Georgiai Egyetem kutatási eredményei már bizonyították, hogy a Hold és a Mars bazaltos talaja is alkalmas növények csírázására, sőt, a stimulált marsi talaj még jobb vízmegtartó képességgel is rendelkezik, mint a földi, ami még kedvezőbb a növények növekedéséhez. A marsi talajban egyébként minden nélkülözhetetlen ásványi anyag elegendő mennyiségben megtalálható a palánták fejlődéséhez, kivéve a reaktív nitrogént, amihez trágyázásra lenne szükség. Azonban a marsi talaj maga tartalmaz egy másik veszélyt a jövőbeli marsi gabonára és az emberi egészségre nézve - a perklórátok nevű vegyületcsoportot. Ezért a marsi talajt valószínűleg kezelni kéne, mielőtt az űrkikötőtől nem messze kialakítjuk az első veteményest.
A rizsnek elkelhet egy kis génmódosítás a Marson
Nem csak a burgonya jöhet azonban szóba esélyes asztronauta csemegeként. Az alapvető élelmiszerek közül az egyik legtöbbet kutatott gabonaféle a rizs, ami ma is sok százmillió ember élelmezésének kulcsa. Egy amerikai kutatócsapat pedig most arra jutott, hogy a rizs nem csak a Földön lehet világhódító haszonnövény, hanem egy kis segítséggel a Marson is.
Az Abhilash Ramachandran vezette kutatócsapat idén márciusban a Lunar and Planetary Science konferencián mutatta be új kutatását, ami azt bizonyítja, hogy a rizs a marsi bazalt-regolit talajban képes megélni és fejlődni, azonban a talajban megtalálható mérgező perklorit ellen mutálódott, illetve génmódosított variánsok génjei jelenthetik a megoldást. Az Arkansasi Egyetem kutatója csapatával kétféle talajban ültetett rizst. A szimulált „marsi talaj” a kaliforniai Mojave Sivatag bazaltos talajából lett létrehozva. Mindemellett ültettek rizset hagyományos palántaföldbe is, és a mojavei marsi talaj és a palántaföld különböző arányú keverékeibe. A marsi rizs pedig kihajtott, bár a palánták vékonyabb hajtásokat hoztak és szálkásabb gyökereket növesztettek, mint a palántaföldbe, illetve a hibrid marsi-földi talajokba vetett társaik. A mojavei-marsi talajhoz csak egynegyed arányban kevert palántaföld is nagyot lendített a rizspalánták fejlődésén.
A kutatócsapat azt is tesztelte, hogy mi történik, ha a marsi kihívásokat szimulálva, perkloráttal (Mg(ClO4)2) kevert talajban nevelnek rizspalántákat. Egy vadon termő rizsfajtát és két genetikai mutációval rendelkező, tenyésztett fajtát (pNs73 és DTOR) használtak, amelyek ellenállóvá váltak az olyan környezeti stressztényezőkkel szemben, mint a szárazság. Ezeket a fajtákat a szimulált marsi talajban palántázták, perklórát jelenlétében és nélküle is. Egyik fajta sem tudott kikelni, ha a talajban kilogrammonként három gramm volt a perklorát-tartalom. Azonban, ha kilogrammonként csak egy gramm volt a perklorát aránya, a vadonélő rizsfajta képes volt gyökeret ereszteni, az egyik mutáns tenyésztett fajta, a pNs73 pedig gyökérstruktúrát és hajtásokat is kifejlesztett a perklorátos marsi talajban. A kutatók arra jutottak, hogy a jövőben a génmutációval rendelkező tenyésztett rizs SnRK1a génje lehet a kulcsa egy marsi körülményekhez idomított rizsfajta kifejlesztésének, ami pedig már teljesen alkalmazkodhat a vörös bolygó idegen talajához.
Földi problémák
Természetesen az, hogy a jövőben a Naprendszer más bolygóin milyen növényekkel lehet földet művelni, egyelőre távlati kérdés, és eltörpül az olyan problémák, mint a földi klímaváltozás mellett. Azonban a földönkívüli mezőgazdaság egyelőre elméleti kutatási területe is csak egy része annak a huszonegyedik századi problémakörnek, amiben a tudósok, törvényhozók, gazdák, az élelmiszeripar és a piac résztvevői egy egyre gyorsabban változó világban kell helytálljanak, és megoldást keressenek a globális élelmezési kihívásokra.
Az Abhilash Ramachandran vezette projekt is tekinthető akár a változó klímához alkalmazkodó élelmiszertermesztés kutatásának a mellékágának. A génmódosított rizsfajták, amiknek a használata Európában elképzelhetetlen lenne, Amerikában, Indiában vagy akár Kínában sokmillió ember élelmezését oldhatnák meg. Ez ma fokozott figyelmet kap a tudományban, és heves társadalmi vita alapja is. Például, a genetikailag módosított rizsek legismertebb fajtája a Golden Rice, amely részleges megoldásként lett kifejlesztve a gyermekkori alultápláltság problémájára. A Golden Rice rizsszemek sok béta-karotint tartalmaznak, ami az A-vitamin előanyaga. A Golden Rice létrehozásához a kutatók egy nárcisz faj génjét, illetve egy baktériumból származó gént illesztettek bele egy ázsiai rizsfajtába.
Magyarországon szintén ismertek ezek a kihívások. Bár egyelőre nem kell földönkívüli körülmények között helytálljanak, a Kárpát-medence gazdálkodóinak is alaposan feladják a leckét olyan nagyon is földi problémák, mint a klímaváltozás, a talajdegradáció, népegészségügyi vagy növényegészségügyi krízisek. Itthon a változó klímához alkalmazkodó fajták kifejlesztésének egyik legígéretesebb iránya az ökológiai gazdálkodásban rejlik. Az Ökológiai Mezőgazdasági Kutatóintézet (ÖMKi) a Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal (NÉBIH), a Vetőmag Szövetség Szakmaközi Szervezet és Terméktanács (VSZT) és hazai gabonakutató- és nemesítő központok 2020-ban jelentették be, hogy új gabonafajta teszthálózatot indítanak az ország hét helyszínén, húsz búzafajta bevonásával. A kutatási hálózat ősgabonákat (más néven pelyvás gabonákat) használt a fajtatesztelésre, mint a tönköly, a tönke, vagy az alakor. Ezek a gabonafajták ugyanis kedvezőtlen adottságú területeken is termeszthetőek, és sokkal magasabb az alkalmazkodóképességük, mint a modern kenyérgabonáknak.
A klímaváltozás és a XXI. századi környezeti és élelmezési problémák miatt tehát nem kell a Marsig menjünk, hogy komoly kihívásokba fussunk a jövő élelmének előállításához. Azonban akár olyan extrém, elméleti kísérletek, mint marsi talajban termesztett burgonya vagy rizs is segíthetnek a mezőgazdaság globális problémáinak megértésében.