Kmetje zdaj lahko kupijo mikrobov za zamenjavo gnojil


Družino Jakea Mischa je v štirih generacijah raste koruza v peščenih tleh severozahodne Indiana. Tako kot drugi kmetje na tem območju, Misches razpršijo svoja polja z gnojilom, bogatim z dušikom, spomladi, ko so posajena semena, in kasneje v letu, ko koruza gredo skozi njeno rast. Oploditev je bistvenega pomena za pridelek zdrave pridelave, vendar je dovolj draga, da poudarja o tem in, kot se dobro zaveda, za planet ni super.

Zaradi tega naslednje leto Misch poskuša nekaj novega. Spomladi bo svoje sveže brušeno seme koruze potiskal s tekočim probiotikom za rastline. Ko rastlina raste, bodo ti posebni mikrobi kolonizirali svoje korenine, tvorili dlakasto vozlišče in pretvorili atmosferski dušik v obliko, ki jo bodo rastline lahko uporabile za pretvorbo sončne svetlobe v sladkor. Če gre vse po načrtih, bodo ti mali bitji proizvedli 25 kilogramov uporabnega dušika za vsak hektar.

Vsaj tako je Pivot Bio obetaven. Berkeley, Kalifornija, biotehnološki začetek je danes objavil svoj komercialni začetek prve in edine mikrobiološke obdelave dušika za ameriške kmetovalce s koruzo. To ni popolna in popolna zamenjava za gnojilo, izdelek pa želi zmanjšati odvisnost kmetov od tega. Proizvodnja gnojil je velik prispevek k toplogrednim plinom. Ko je na poljih, se lahko loči v vodonosnike ali pobije v reke, kar vodi do toka strupenih alg. V skladu s Pivotom, če bi vsak kmet v ZDA, ki živi v koruzi, sledil vodstvu Mischa, bi bil okoljski ekvivalent odstranitve enega milijona avtomobilov s ceste.

"Trudimo se ustvariti ekološkega zeitgeistka," pravi Karsten Temme, izvršni direktor in soustanovitelj podjetja Pivot. Družba je tudi napovedala, da je zbrala 70 milijonov dolarjev sredstev iz serije B, ki jo je vodil Bill Gates "Breakthrough Energy Ventures", investicijski sklad, katerega cilj je drastično zmanjšanje emisij toplogrednih plinov.

Uporaba podzemnih mikrobov za reševanje največjih izzivov sodobnega kmetijstva ni povsem nova ideja. Kmetje že desetletja polagajo svoja polja s škodljivimi bakterijami. Ampak denar je šele pred kratkim začel teči v Big Ag mikrobi. Začetki, kot sta Pivot in Indigo Ag, so začeli lov na uporabne organizme, ki so se v letu 2014 spremenili v proizvode. Lani je nemški nemški biotehnološki gigant Bayer začel skupno podjetje z Ginkgo Bioworks, ki je organizatorsko inženirsko opremo, za 100 milijonov dolarjev, da bi s pomočjo oblikovalskih bakterij.

Ta družba, zdaj imenovana Joyn Bio, uporablja vsak trik v sintetični trgovini z biologijo za inženirje organizmov, ki lahko storijo za koruzo in pšenico, kaj naravno prisotni mikrobi delajo za stročnice kot soja. Še dve do tri leta je že od testiranja na terenu njegov prvi izdelek.

Pivot, na drugi strani, je videl pot naprej s tem, kar je narava že zagotovila. Vedele so bile bakterije, ki so vedele, da so živele na koruznih koreninah, ki so imele gene, ki določajo dušik, kodirane v njihovi DNK. Toda ker je proces tako energijsko drag, so te bakterije samo po potrebi preobremenile te gene. In ker kmetje vedno posadijo na oplojenih poljih, so bili ti geni v zadnjih desetletjih mirujoči. Nekdo jih je moral nazaj obrniti. "To, kar poskušamo storiti, je dejansko ponovno poskrbelo za to funkcijo, ki jo je imela mikrobna celota," pravi Temme.

Najprej pa so jih morali najti. Za začetek je Pivot kupil vedra zemlje od kmetov po ameriškem koruznem pasu. V ta tla so znanstveniki podjetja posadili mlade koruzne sadike, imenovane "vabljive rastline", zaradi snovi, ki jih izločajo, da bi pritegnile koristne bakterije. Pomislite na to kot kmetijski Tinder; koruza se potegne naravnost na mikrobe, ki olajšajo njegovo življenje. Od več tisoč hroščev, ki bi lahko bili v tleh, bi rastlina potegnila morda ducat ali tako. Nato znanstveniki Pivota zmlete korenine in premešamo mešanico na ploščo agarja brez dušika. Vse, kar preživi, ​​mora biti lastno.

Ko dobijo bakterije dobre kandidatke, pravi Pivot znanstvenik Sarah Bloch, uporabljajo orodja za urejanje genov, s katerimi bi ponovno oblikovali programe za izražanje genov. Cilj je ohraniti aktivnost dušenja dušika, tudi v prisotnosti gnojila. "Vzeli bomo obetaven napor in ga preoblikovali na 100 različnih načinov in preizkusili vse te pristope, da bi ugotovili, kateri je najboljši," pravi. Včasih so veliki prodniki prišli iz presenetljivih krajev. Snov, ki predstavlja prvi proizvod Pivota, ki bo na voljo kmetom v izbranih državah za naslednjo rastno sezono, je prišla iz zemlje v Missouri, ki pripada Blochovemu očetu.

"Veliko naših zgodnjih vzorcev je prišlo od ljudi, ki jih poznamo – prijateljev in družine," pravi Bloch. "Pravkar se je izkazalo, da smo na očetu mojega očeta udarili jackpot."

Ta izdelek je bil preizkušen v petih generacijah majhnih poljskih poskusov, preden se je lotil večjih poskusov to poletje. Pivot je delal s petindvajsetimi kmeti po vsej ZDA, pri čemer je vsak prideloval nekaj hektarjev s tekočim probiotičnim zdravljenjem. Žetev še ni prišla in podatki z njim, vendar so kmetje, kot je Misch, že vznemirjeni. Na Cvrste se je naučil, da je njegov sodelavec sodeloval v sojenju, zato se je Misch ustavil pri svoji kmetiji, da je prejšnji teden hodil po testnih vrsticah. Kar je videl, ga je prepričal, da se je prijavil kot prvi kupec podjetja Pivot v Indiani. "Če se vrnete 10 let, biologi dobijo mešani pregled od kmetov," pravi Misch. "To so živi organizmi in drugače delujejo z vsemi okolji, vendar je znanost daleč". Način, kako Misch razbija številke, bi lahko s takšno probiotsko obdelavo rastlin rešil 20 dolarjev na hektar ali približno tretjino njegovih tekoče letne naložbe v dušik.

Ali je dovolj, da reši planet? Morda pa tudi ne. Toda vsaj to je korak v pravo smer.


Več velikih WIRED zgodbe