Πώς θα χορτάσουν τα 9 δισ.;

Ενας σημερινός ενενηντάρης διάβαζε στα βιβλία του δημοτικού ότι σύντομα ο πληθυσμός της Γης θα άγγιζε τα 1,6 δισεκατομμύρια άτομα. Αλλά, όπως γνωρίζουμε σήμερα, οι προβλέψεις για την αύξηση του πληθυσμού ξεπέρασαν κάθε προσδοκία. Το ανθρώπινο είδος πολλαπλασιάστηκε τόσο πολύ ώστε εκεί γύρω στα μέσα του 20ού αιώνα να καταστεί επείγουσα η ανάγκη για αύξηση των τροφικών πηγών.

Τη λύση στο πρόβλημα έδωσαν τότε οι επιστήμονες και κυρίως οι γενετιστές που με τις επιλεκτικές διασταυρώσεις τους δημιούργησαν φυτά με αυξημένη παραγωγικότητα, η οποία μάλιστα ενισχύθηκε από τη χρήση λιπασμάτων και ζιζανιοκτόνων. Η επαπειλούμενη κρίση αποσοβήθηκε τότε αλλά υπήρξαν και παράπλευρες απώλειες: αφενός επιβαρύνθηκε σημαντικά το περιβάλλον και αφετέρου εγκαταλείφθηκαν οι αρχαίες καλλιέργειες με συνέπειες που καταγράφονται και στην ανθρώπινη υγεία.

Σήμερα όμως που βρισκόμαστε αντιμέτωποι με το ίδιο πρόβλημα καθώς ο πληθυσμός της Γης αναμένεται να ξεπεράσει τα 9 δισεκατομμύρια μέχρι το 2050, δεν έχουμε την πολυτέλεια να κάνουμε τα λάθη του παρελθόντος. Το ζητούμενο είναι τώρα μια νέα Πράσινη Επανάσταση. Ταυτόχρονα όμως θα πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε τα παιδιά μας να μην είναι μόνο χορτάτα αλλά να μεγαλώνουν και σε ένα περιβάλλον που δεν τα σκοτώνει.

Οπως θα διαβάσετε στις επόμενες σελίδες, βρισκόμαστε ήδη στο κατώφλι της νέας Πράσινης Επανάστασης. Οι πρόοδοι της γενετικής και της τεχνολογίας φαίνεται πως θα μας σώσουν άλλη μία φορά. Και σε συνδυασμό με τη συνειδητή αξιοποίηση της σοφίας της φύσης φαίνεται πως θα αποφύγουμε το δις εξαμαρτείν!

Λίγο μετά τα μέσα του 20ού αιώνα, φόβοι για επικείμενους λιμούς οδήγησαν στην εστιασμένη συλλογική προσπάθεια των επιστημόνων που είχε ως αποτέλεσμα την Πράσινη Επανάσταση. Τι έγινε τότε; Μέσα από επιλεκτικές διασταυρώσεις δημιουργήθηκαν σιτηρά με χαρακτηριστικά που εξασφάλιζαν μεγαλύτερη αποδοτικότητα των καλλιεργειών. Ειδικότερα, επιλέχθηκαν σιτηρά που ήταν κοντά (ώστε να μην πέφτουν με τους ανέμους) και τα οποία αντί να ξοδεύουν την ενέργειά τους για να ψηλώνουν την επένδυαν στην παραγωγή περισσότερων σπόρων. Παράλληλα, υποστηρίχθηκε η χρήση λιπασμάτων και ζιζανιοκτόνων (όχι χωρίς συνέπειες για το περιβάλλον), ενώ αναπτύχθηκαν καλύτερα συστήματα άρδευσης. Αυτές οι συνδυασμένες προσπάθειες είχαν ως αποτέλεσμα τον διπλασιασμό της παραγωγής ρυζιού, σιταριού και καλαμποκιού από το 1960 ως το 2000 και τη σχετική μείωση του υποσιτισμού.

Φαίνεται όμως πως βρισκόμαστε και πάλι σε ένα σημείο καμπής: μέχρι το 2050 ο πληθυσμός της Γης αναμένεται να έχει φθάσει τα 9,7 δισεκατομμύρια ψυχές και οι ειδικοί εκτιμούν ότι για να τραφούμε όλοι θα πρέπει μέχρι τότε η παραγωγή να αυξηθεί κατά 50%. Η εκτίμηση δε αυτή είναι μια μέση τιμή καθώς σε ορισμένες υπό ανάπτυξη χώρες η παραγωγή πρέπει να διπλασιασθεί προκειμένου να επιτευχθεί ο στόχος που έχει τεθεί από τον Οργανισμό Ηνωμένων Εθνών (ΟΗΕ) για τερματισμό του υποσιτισμού (malnutrition) στον πλανήτη μέχρι το 2030.

Αξίζει εδώ να αναφέρουμε ότι o όρος «malnutrition» μοιάζει να μην αποδίδεται σωστά στην ελληνική γλώσσα καθώς δεν αφορά μόνο στην έλλειψη αλλά και στην υπερβολική κατανάλωση θερμίδων, καθώς επίσης και στην ποιότητά τους. Με άλλα λόγια, για τον ΟΗΕ εξίσου προβληματικό με το γεγονός ότι το 20% του πληθυσμού της Καραϊβικής αποτυγχάνει να λάβει τις θερμίδες που χρειάζεται σε καθημερινή βάση είναι και το γεγονός ότι το 40% του πληθυσμού της Ωκεανίας είναι υπέρβαρο εξαιτίας της πρόσληψης υπερβολικών θερμίδων και σε μεγάλο ποσοστό κακής ποιότητας. Τα δεδομένα μιλούν από μόνα τους: ενώ σε παγκόσμιο επίπεδο τα σιτηρά αποτελούν τη βασική πηγή πρόσληψης ενέργειας (με ποσοστά που ξεπερνούν το 50% στην Ασία), στην Ωκεανία και στη Βόρεια Αμερική αυτά δεν συμβάλλουν παρά στο 20% της καθημερινής προσλαμβανόμενης με την τροφή ενέργειας και αντικαθίστανται από ζάχαρη και λιπαρά!

Ταυτόχρονα με τη λήψη μέτρων που αφορούν στην καλύτερη κατανομή των τροφικών πηγών, στη μείωση των τροφίμων που καταλήγουν στα σκουπίδια και στην επέκταση (με τη βοήθεια αρδευτικών έργων) της καλλιεργήσιμης γης σε χώρες που μαστίζονται από την ξηρασία, οι ειδήμονες εκτιμούν ότι θα χρειαστούμε μια ακόμη Πράσινη Επανάσταση, αν θέλουμε να ελπίζουμε ότι ο στόχος θα επιτευχθεί. Ετσι, πετούν το μπαλάκι στους επιστήμονες οι οποίοι, ευτυχώς, φαίνονται ικανοί να σταθούν για άλλη μια φορά στο ύψος των περιστάσεων.

Πάρτε για παράδειγμα τον καθηγητή Στίβεν Λονγκ (Stephen Long) του Πανεπιστημίου του Ιλινόι στις ΗΠΑ και τον συνεργάτη του Κρίσνα Νιγιόγκι (Krishna Niyogi) του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ οι οποίοι τον περασμένο Νοέμβριο δημοσίευσαν στην έγκριτη επιθεώρηση «Science» μια πολλά υποσχόμενη εργασία. Ούτε λίγο ούτε πολύ, οι δύο συνεργάτες απεδείκνυαν με την εργασία αυτή ότι η φωτοσυνθετική ικανότητα των φυτών μπορεί να ενισχυθεί, πράγμα που σημαίνει ταυτόχρονη ενίσχυση της παραγωγής.

Αλλά, ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Η φωτοσύνθεση είναι η ικανότητα των φυτών να μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε τροφή! Στην πραγματικότητα, μέσω της φωτοσύνθεσης τα φυτά τρέφονται με το φως καθώς προσλαμβάνουν φωτόνια και παράγουν σάκχαρα μέσα από μια σειρά εξειδικευμένων αντιδράσεων. Η φωτοσυνθετική ικανότητα των φυτών τα καθιστά αυτότροφους οργανισμούς (παράγουν μόνοι τους την τροφή τους), σε αντίθεση με τα ζώα και τον άνθρωπο που είμαστε ετερότροφοι οργανισμοί καθώς εξαρτιόμαστε από τα φυτά για την επιβίωσή μας. Η θαυμαστή αυτή ικανότητα των φυτών, η οποία εξάλλου εξηγεί και την παρουσία τους στη Γη πολλά δισεκατομμύρια χρόνια πριν από την εμφάνιση του ανθρώπου, φαίνεται πως μπορεί να ενισχυθεί. Αυτός ήταν και ο λόγος που οι ερευνητές έστρεψαν το ενδιαφέρον τους στη φωτοσύνθεση, όταν έγινε αντιληπτό ότι οι βελτιώσεις των φυτών που συνέβαλαν στην Πράσινη Επανάσταση απέδωσαν το μέγιστο των δυνατοτήτων τους.

Οπως περιγράφεται στο άρθρο των Λονγκ και Νιγιόγκι, το «τρωτό» σημείο της φωτοσύνθεσης που αποφάσισαν να βελτιώσουν είναι αυτό που οι ερευνητές ονομάζουν quenching. Στην πραγματικότητα, το φαινόμενο quenching δεν είναι καθόλου τρωτό σημείο για τα φυτά καθώς αποτελεί τον τρόπο τους να απαλλάσσονται από την υπερβολική ηλιακή ακτινοβολία που απορροφούν (η λέξη σημαίνει σε γενικές γραμμές «δροσισμός»). Είναι όμως κακό από τη δική μας οπτική γωνία καθώς σύμφωνα με υπολογισμούς προσομοίωσης μπορεί να ευθύνεται για μείωση της φυτικής παραγωγής της τάξεως του 30%.

Αλλά ας δούμε το φαινόμενο στη λεπτομέρειά του: όταν η ηλιακή ακτινοβολία είναι πολύ έντονη, τα φυτά απορροφούν πολύ περισσότερη από αυτή που μπορούν να αξιοποιήσουν στη φωτοσύνθεση. Αν δεν απαλλαγούν από αυτήν, τα φύλλα τους κιτρινίζουν (καίγονται από τον ήλιο, όπως ξέρουν οι κηπουροί). Το φαινόμενο quenching δεν είναι παρά μια σειρά χημικών αλλαγών στο εσωτερικό του φύλλου που επιτρέπει την αποβολή της πλεονάζουσας ηλιακής ακτινοβολίας με τη μορφή θερμότητας. Και ενώ τα φυτά ενεργοποιούν το φαινόμενο αυτό μέσα σε δευτερόλεπτα από την αύξηση της έντασης της ηλιακής ακτινοβολίας, τους χρειάζεται πολύ περισσότερος χρόνος για να το αδρανοποιήσουν. Ετσι, ακόμη και όταν ένα σύννεφο ρίξει τη σκιά του επάνω στα φυτά αυτά συνεχίζουν για περίπου μισή ώρα ακόμη να σπαταλούν την ηλιακή ενέργεια (που πια δεν τους περισσεύει) ως θερμότητα.

Τροποποιώντας μόλις τρία γονίδια τα οποία σχετίζονταν με το φαινόμενο quenching οι Λονγκ και Νιγιόγκι πέτυχαν να ενισχύσουν τη φωτοσύνθεση κατά 20%. Οι αμερικανοί επιστήμονες εργάστηκαν με φυτά καπνού (τα οποία αποτελούν κλασικό πειραματόφυτο για τέτοιου είδους μελέτες) και επέλεξαν να δοκιμάσουν στους αγρούς τρεις διαφορετικές ποικιλίες. Νεαρά φυτά αυτών των ποικιλιών φυτεύτηκαν ανάμεσα σε κανονικά φυτά καπνού στους αγρούς, πράγμα που εξασφάλιζε ίδιες συνθήκες ανάπτυξης για όλα. Οπως αναφέρεται στο άρθρο των δύο επιστημόνων, τα γενετικά τροποποιημένα φυτά μεγαλώνοντας έγιναν ψηλότερα, είχαν μεγαλύτερα φύλλα και βαρύτερες ρίζες. Με άλλα λόγια, η αυξημένη φωτοσυνθετική ικανότητά τους μεταφράστηκε σε αυξημένη φυτική παραγωγή. Το εύρημα κρίθηκε τόσο αισιόδοξο, ώστε οι δύο ερευνητικές ομάδες έλαβαν χρηματοδότηση από το Ιδρυμα Bill and Melinda Gates για να επεκτείνουν τον πειραματισμό τους στο ρύζι και στη σόγια, με την ελπίδα να αυξηθεί η παραγωγή των φυτών αυτών στα οποία βασίζεται η διατροφή του μισού πληθυσμού της Γης.

Οι Λονγκ και Νιγιόγκι δεν είναι οι μόνοι που έχουν εστιάσει στη βελτίωση της φωτοσυνθετικής ικανότητας των φυτών. Μια σειρά επιστημόνων ανά τον κόσμο ασχολούνται με όλα τα στάδια της περίπλοκης αυτής διαδικασίας (η οποία εμπεριέχει και μια κβαντική συνιστώσα) καθώς φαίνεται ότι σε επίπεδο αύξησης παραγωγής είναι η πλέον ελπιδοφόρος. Αλλά δεν είναι μόνο η παραγωγικότητα των φυτών αυτή καθεαυτή που έχει μπει στο στόχαστρο των επιστημόνων, μιας και θα ήταν ευχής έργον να αυξηθεί. Εξίσου σημαντικές για την απόδοση των καλλιεργειών είναι και άλλες ιδιότητες, όπως η ανθεκτικότητα των φυτών σε δυσμενείς συνθήκες, από τη λειψυδρία μέχρι τις επιδρομές εντόμων και παρασίτων.

Το πρόβλημα εδώ το έχουμε εν πολλοίς δημιουργήσει εμείς οι ίδιοι, όπως αποδεικνύουν τα δεδομένα: ενώ υπάρχουν περί τα 50.000 φαγώσιμα είδη φυτών, το 90% των διατροφικών αναγκών του πλανήτη καλύπτεται από μόλις 15 εξ αυτών. Ακόμη χειρότερα, τα δύο τρίτα των θερμίδων που καταναλώνει ο παγκόσμιος πληθυσμός προέρχονται από τρία μόλις φυτά, το ρύζι, το καλαμπόκι και το σιτάρι. Η εξάρτησή μας από μια τόσο μικρή ομάδα καλλιεργήσιμων φυτών δημιουργεί μια σειρά προβλημάτων. Φτάνει να σημειωθεί ότι η συνεχής καλλιέργεια των ίδιων και ίδιων φυτών για αναρίθμητες γενιές είχε ως αποτέλεσμα την απώλεια πολύτιμων χαρακτηριστικών τους. Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις των ειδικών, οι λίγες σχετικά ποικιλίες των έντονα καλλιεργήσιμων φυτών είναι πολύ ευαίσθητες στις παρατηρούμενες κλιματικές αλλαγές (οι οποίες συχνά συνδυάζονται και με νέες ασθένειες) ώστε να χάνεται ακόμη και μέχρι το 40% της παγκόσμιας παραγωγής καλαμποκιού, ρυζιού ή πατατών. Και σαν να μην έφθανε αυτό, οι επιστήμονες γίνονται μάρτυρες ενός ακόμη ανησυχητικού φαινομένου: της απώλειας των θρεπτικών συστατικών των καλλιεργούμενων ειδών. Χαρακτηριστικά είναι τα συμπεράσματα μιας ομάδας ερευνητών του Πανεπιστημίου του Κάνσας, η οποία μελέτησε τη θρεπτική αξία καλλιεργήσιμων φυτών στη διάρκεια των τελευταίων 50 χρόνων. Παραδείγματος χάριν, στο μπρόκολο διαπιστώθηκε πτώση της περιεκτικότητας σε σίδηρο κατά 32% και σε ψευδάργυρο κατά 37%. Η παρατηρούμενη πτώση της θρεπτικής αξίας αποδίδεται από τους επιστήμονες στην εντατική προσπάθειά μας να παράξουμε ολοένα και μεγαλύτερους καρπούς πράγμα που μειώνει τη συγκέντρωση θρεπτικών συστατικών σε αυτούς.

Για να λύσουν προβλήματα όπως τα παραπάνω οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι δεν μπορούν πια να βασίζονται στις παλαιότερες μεθόδους. Το να χρησιμοποιήσει κανείς περισσότερα εντομοκτόνα και ζιζανιοκτόνα για να προστατεύσει τις ευαίσθητες καλλιεργούμενες ποικιλίες φυτών θα δημιουργούσε περισσότερα προβλήματα από αυτά που θα έλυνε. Για τον λόγο αυτό έχουν στραφεί στο τεράστιο ρεζερβουάρ της Φύσης. Εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης έχουν οδηγήσει τους συγγενείς των καλλιεργούμενων φυτών σε πάσης φύσεως προσαρμογές που τους επιτρέπουν να διαβιούν σε αφιλόξενα περιβάλλοντα και να προστατεύονται από μυριάδες εχθρούς. Τι ωραία που θα ήταν να μπορούσαμε να μεταφέρουμε αυτές τις ιδιότητες στα φυτά που καλλιεργούνται ευρέως!

Πάρτε για παράδειγμα την ντομάτα που αποτελεί την τρίτη σε μέγεθος καλλιέργεια λαχανικού μετά την πατάτα και την κασάβα (cassava) η οποία καλλιεργείται κυρίως στη Νότια Αμερική και στην Ασία. Αν και το 2014 η παγκόσμια παραγωγή ντομάτας άγγιξε τους 170 εκατομμύρια τόνους, εκτιμάται ότι υπάρχουν ακόμη δυνατότητες βελτίωσης και αυτές αφορούν στην ανθεκτικότητα του φυτού τόσο στα έντομα όσο και στις ασθένειες. Γενετιστές του ινστιτούτου World Vegetable Center στην Ταϊβάν πραγματοποιούν κλασικές διασταυρώσεις μεταξύ ευρέως καλλιεργήσιμων ντοματών (του είδους Solanum lycopersicum) με ντομάτες τριών άγριων ειδών που φύονται στα νησιά Γκαλάπαγκος (τα είδη Solanum pimpinellifolium, S. galapagense και S. cheesmaniae) και διαθέτουν την ικανότητα να απωθούν τα έντομα χάρη στα μικρά τριχίδια που καλύπτουν τους βλαστούς και τα φύλλα τους και από τα οποία παράγονται χαρακτηριστικές απωθητικές ουσίες. Στόχος είναι η δημιουργία υβριδίων που δεν θα χρειάζονται εντομοκτόνα και θα διατηρούν την καλή παραγωγικότητά τους. Αν όλα πάνε καλά, τα νέα υβρίδια αναμένεται να βρεθούν στις αγορές μέσα στην επόμενη πενταετία.

Δύο από τα άγρια αυτά είδη ντομάτας, τα S. galapagense και S. cheesmaniae, διαθέτουν μια ακόμη θαυμαστή ιδιότητα: αναπτύσσονται εξίσου καλά σε εδάφη με υψηλή αλατότητα, όπως διαπίστωσαν ερευνητές του πανεπιστημίου Abdullah της Σαουδικής Αραβίας. Οι σαουδάραβες επιστήμονες ελπίζουν την επόμενη διετία να έχουν ολοκληρώσει τη δημιουργία υβριδίων που θα μπορούν να αρδεύονται από υφάλμυρα νερά. Με δεδομένο το γεγονός ότι η καλλιέργεια ντομάτας απαιτεί πολύ νερό, ένα αγαθό που θα γίνεται όλο και πιο πολύτιμο καθώς ο πληθυσμός της Γης θα αυξάνεται, η δυνατότητα αξιοποίησης υφάλμυρων νερών για την άρδευση των καλλιεργειών θα απελευθερώσει το πολύτιμο υγρό για ευγενέστερες χρήσεις.

Η γεωργία του μέλλοντος

Το εύρος των επιστημονικών πεδίων από τα οποία προέρχονται οι επιστήμονες που συνεργάζονται προκειμένου να επιτευχθεί ο πολυπόθητος στόχος της μελλοντικής τροφικής επάρκειας είναι τεράστιο. Οσο σημαντικές είναι οι πρόοδοι που αναμένονται από τον βιοτεχνολογικό τομέα, άλλο τόσο σημαντικές είναι και οι τεχνολογικές πρόοδοι που αναμένεται σύντομα να αλλάξουν το πρόσωπο της γεωργίας.

Από τις πλέον ενδιαφέρουσες εξελίξεις είναι η χρήση drones στις καλλιέργειες. Οχι, τα drones δεν θα αντικαταστήσουν τους γεωργούς, αλλά θα γίνουν το δεξί τους χέρι, ενώ ταυτόχρονα θα έχουν εξαιρετικά ευεργετικές ιδιότητες σε ό,τι αφορά την προστασία του περιβάλλοντος. Το σενάριο, το οποίο δεν είναι επιστημονικής φαντασίας αλλά επικείμενης γεωργικής πραγματικότητας, έχει ως εξής: νωρίς το πρωί και ενώ ο γεωργός δεν θα έχει ακόμη ξυπνήσει, ένα drone εξοπλισμένο με εξειδικευμένες κάμερες θα πετά πάνω από την καλλιέργεια, θα εντοπίζει τα προβλήματα και θα ενημερώνει τον γεωργό.

Τι είδους προβλήματα θα μπορούσαν να εντοπιστούν μέσω των καμερών; Με δεδομένο ότι αυτές οι κάμερες είναι πολυφασματικές (μπορούν δηλαδή να «βλέπουν» σε μήκη φωτός πέρα από το ορατό), θα είναι στην πραγματικότητα καλύτερες και από το μάτι του πλέον έμπειρου γεωργού. Ετσι, εκτός από τον εντοπισμό των ζιζανίων όταν ακόμη βρίσκονται σε αρχικό στάδιο ανάπτυξης και τον εντοπισμό φυτών που δεν αρδεύονται κανονικά σε σχέση με τα γειτονικά τους (και έχουν στην έναρξη του προβλήματος ελαφρώς διαφορετικό χρώμα) οι κάμερες θα μπορούν να εντοπίζουν και πολύ πρώιμα στάδια προσβολής των καλλιεργειών από μύκητες και παράσιτα.

Οι πρόοδοι που έχουν ήδη σημειωθεί προς αυτή την κατεύθυνση είναι σημαντικότατες. Πάρτε για παράδειγμα την εταιρεία Agribotix με έδρα το Κολοράντο των ΗΠΑ, η οποία αυτή τη στιγμή επεξεργάζεται δεδομένα τα οποία έχουν συλλεγεί από drones σε κανονικές καλλιέργειες σε 50 διαφορετικές χώρες. Στόχος της είναι να «διδάξει», με τη βοήθεια λογισμικού βεβαίως, τα drones να ξεχωρίζουν τις κανονικές καλλιέργειες από τα ζιζάνια. Σύμφωνα με την ανακοίνωση της εταιρείας αναμένεται στην ερχόμενη κιόλας καλλιεργητική περίοδο τα drones να είναι σε θέση να πούνε στον γεωργό «έχεις ζιζάνια στο τάδε και δείνα σημείο της καλλιέργειας».

Αυτή η ακρίβεια στον εντοπισμό των προβλημάτων, είτε αυτά προέρχονται από τα ζιζάνια είτε από τις ασθένειες, θα οδηγήσει και σε εντοπισμένους ψεκασμούς, λένε οι ειδήμονες. Ερευνητές από το τμήμα Ρομποτικής Πεδίου του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ πέτυχαν μέσω εντοπισμένων ψεκασμών με τη βοήθεια drones να χρησιμοποιήσουν το 0,1% των ζιζανιοκτόνων που θα χρησιμοποιούνταν στον κάθετο ψεκασμό λαχανικών χωρίς καθόλου να μειώσουν την αποτελεσματικότητά τους!

Το εντυπωσιακότερο όμως είναι ότι μπορεί χάρη στα drones να μη χρειαζόμαστε πια καθόλου ζιζανιοκτόνα! Ερευνητές του Πανεπιστημίου Harper Adams στο Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποιούν λέιζερ προκειμένου να εξουδετερώσουν τα ζιζάνια. Η κάμερα καταγράφει την ακριβή θέση των ζιζανίων και το λέιζερ καταστρέφει άμεσα τον νεαρό βλαστό του ζιζανίου!

Οι τεχνολογικές εφαρμογές όμως δεν σταματούν μόνο στις ετήσιες καλλιέργειες. Ερευνητές του Αγρονομικού Ινστιτούτου στο Πότσδαμ της Γερμανίας αναπτύσσουν ένα λογισμικό που θα επιτρέπει τη συγκομιδή των φρούτων την κατάλληλη στιγμή. Το θέμα είναι τεράστιας οικονομικής σημασίας, αφού η πρόωρη συγκομιδή σημαίνει απώλειες βάρους και η καθυστερημένη μειώνει τον χρόνο ζωής των κομμένων φρούτων. Οι ερευνητές έχουν τοποθετήσει αισθητήρες σε καλλιέργειες μήλων οι οποίοι μετρώντας το μέγεθος του καρπού αλλά και το ισοζύγιο χλωροφύλλης (πράσινο χρώμα) προς ανθοκυανίνες (κοκκινωπό) αναγνωρίζουν τα ώριμα μήλα και στέλνουν ένα μήνυμα στο κινητό του καλλιεργητή! Μετά τα μήλα, σειρά έχουν τα αχλάδια, τα κεράσια, αλλά και οι ντομάτες.

Μια κιβωτός για σπόρους

Η πολύτιμη γενετική κληρονομιά που ενυπάρχει στις άγριες ποικιλίες των καλλιεργήσιμων φυτών και αποτελεί μια ανεξάντλητη πηγή επιθυμητών χαρακτηριστικών βρίσκεται σε κίνδυνο. Σύμφωνα με πρόσφατες εκτιμήσεις, το 20% του συνόλου των φυτικών ειδών τελούν υπό εξαφάνιση, ενώ το 70% των συγγενικών με τα καλλιεργήσιμα φυτά πρέπει να προστατευτεί ενεργά καθώς η ευρεία και εντατική χρήση λίγων μόνο και συγκεκριμένων υβριδίων τείνει να αντικαθιστά τις τοπικές ποικιλίες.

Ευτυχώς, ένα πλήθος ανθρώπων και οργανισμών ανά τον κόσμο ασχολείται ενεργά με τη διατήρηση αυτής της γενετικής κληρονομιάς. Περί τις 1.750 τράπεζες γονιδίων και βοτανικών κήπων διατηρούν περισσότερα από 7,5 εκατομμύρια είδη σπόρων και φυτικών ιστών χιλιάδων καλλιεργήσιμων ειδών. Για την προστασία της απώλειας σπόρων από τέτοιες συλλογές υπάρχει και μια παρακαταθήκη: πρόκειται για μια κιβωτό σπόρων η οποία βρίσκεται θαμμένη στα βουνά της περιοχής Svalbard του νορβηγικού αρχιπελάγους. Η Svalbard Global Seed Vault, με χωρητικότητα 2,5 δισεκατομμυρίων σπόρων, περιέχει αυτή τη στιγμή περισσότερα από 880.000 δείγματα αντιπροσωπευτικά των καλλιεργήσιμων φυτών όλου του πλανήτη. Κάθε τράπεζα γονιδίων του πλανήτη μπορεί να δημιουργήσει ένα αντίγραφο της συλλογής της και να το στείλει προς φύλαξη στη Νορβηγία.

Κανείς δεν μπορεί να ζητήσει σπόρους από εκεί. Η ιδέα είναι να υπάρχουν για την περίπτωση που θα συμβεί μια μαζική καταστροφή. Μπορεί όμως ο κάθε ενδιαφερόμενος να ζητήσει σπόρους από τις τοπικές τράπεζες γονιδίων.
Αξίζει πάντως να σημειωθεί ότι από το 2011 που δημιουργήθηκε η κιβωτός υπήρξε μόνο μία έξοδος σπόρων: το 2015, μετά τους βομβαρδισμούς στο Χαλέπι της Συρίας, το Διεθνές Κέντρο Αγρονομικής Ερευνας Ανυδρων Περιοχών ζήτησε την παρακαταθήκη σπόρων του από την κιβωτό όταν αναγκάστηκε να μετεγκατασταθεί στον Λίβανο. Πριν από τρεις μήνες, τον Φεβρουάριο του 2017, μια νέα παρακαταθήκη σπόρων του Κέντρου ξαναβρήκε τη θέση του στην κιβωτό.

Η μαγική λύση

Η εξίσωση που καλούμαστε να λύσουμε εν όψει της αύξησης του πληθυσμού και της συνεπακόλουθης μείωσης των τροφικών πηγών είναι πολυπαραγοντική. Ναι, θα πρέπει να χορτάσουμε όλοι. Να χορτάσουν εκείνοι που σήμερα πεινούν, να παραμείνουν χορτασμένοι όσοι σήμερα απολαμβάνουν αρκετή τροφή και να υπάρχει επαρκής τροφή για εκείνους που θα γεννηθούν αύριο. Αλλά θα πρέπει η τροφή που θα μας χορταίνει στο μέλλον να είναι μεγάλης θρεπτικής αξίας. Θα πρέπει ακόμη η παραγωγή της να μην επιφέρει στο περιβάλλον ανεπανόρθωτες καταστροφές.
Με άλλα λόγια, θέλουμε και την πίτα ολόκληρη και τον σκύλο χορτάτο! Γίνεται; Με άρθρο τους στο τεύχος της 2ας Αυγούστου 2016 της επιθεώρησης «Nature», μια μεγάλη ομάδα αυστραλών, καναδών, αμερικανών, νοτιοαφρικανών και κινέζων επιστημόνων απαντά θετικά και υποδεικνύει μια λύση που υπάρχει μπροστά στα μάτια μας εδώ και χιλιάδες χρόνια: τα όσπρια! Επειδή, όπως επισημαίνουν, τα ταπεινά όσπρια είναι ίσως τα μόνα που μπορούν να γεφυρώσουν το χάσμα ανάμεσα στην επαρκή παραγωγή καλής ποιότητας θερμίδων και προστασίας του περιβάλλοντος.

Ερωτας με το άζωτο!

Αλλά ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή. Τα όσπρια, των οποίων ο κοινός πρόγονος έκανε την εμφάνισή του επάνω στον πλανήτη Γη πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια, έχουν αναπτύξει μια θαυμαστή ιδιότητα. Μπορούν να αξιοποιούν το άζωτο της ατμόσφαιρας για την παραγωγή των πρωτεϊνών τους.

Στην πραγματικότητα, κανένα φυτό δεν μπορεί να το κάνει αυτό και το ίδιο συμβαίνει και με τα όσπρια τα οποία ωστόσο «ξέρουν» να συνεργάζονται! Συνεργάτες των οσπρίων είναι μια κατηγορία αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων (Rhizobia) τα οποία προσλαμβάνουν το άζωτο της ατμόσφαιρας (Ν2) και το μετατρέπουν σε αμμωνία (ΝΗ3). Τα βακτήρια αυτά διαβιούν σε ειδικές δομές στο ριζικό σύστημα των οσπρίων οι οποίες ονομάζονται φυμάτια.
Η συμβιωτική σχέση οσπρίων και αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων έχει οφέλη και για τους δύο εταίρους: τα μεν βακτήρια διαθέτουν το πολύτιμο ένζυμο νιτρογενάση, το οποίο καταλύει την αντίδραση της αζωτοδέσμευσης, αλλά για να μπορέσει αυτό να δράσει απαιτείται ένα υψηλά αναγωγικό περιβάλλον.

Αυτό επιτυγχάνεται μέσα στα φυμάτια, όπου το φυτό παρέχει μια συνεχή ροή οξυγόνου χάρη σε μια πρωτεΐνη ομόλογη με την αιμοσφαιρίνη των ανθρώπων (όπως η αιμοσφαιρίνη των ανθρώπων μπορεί να δεσμεύσει αντιστρεπτά το οξυγόνο το οποίο μεταφέρεται από την καρδιά στους ιστούς, έτσι και η αιμοσφαιρίνη των οσπρίων δεσμεύει το οξυγόνο για να το παράσχει στα αζωτοδεσμευτικά βακτήρια).

Η αμμωνία που παράγεται από τη δράση των αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων μετατρέπεται στη συνέχεια σε αμμώνιο το οποίο εύκολα προσλαμβάνεται και αξιοποιείται από τα φυτά. Η σημασία της αζωτοδέσμευσης στην επίλυση της διατροφικής εξίσωσης είναι διττή: αφενός επειδή καθιστά τα ίδια τα όσπρια πλούσια σε πρωτεΐνες και αφετέρου επειδή καθιστά την καλλιέργειά τους επωφελή για το περιβάλλον. Σε ό,τι αφορά αυτό το δεύτερο σημείο, δεν χρειάζεται να πάμε πολύ μακριά. Αρκεί να θυμηθούμε τι έκαναν οι γεωργοί στην προ λιπασμάτων εποχή οδηγημένοι από την εμπειρική γνώση. Χρησιμοποιούσαν την καλλιέργεια οσπρίων ως μέσο εμπλουτισμού των χωραφιών τους.
Καλλιεργούσαν, δηλαδή, όσπρια κάθε δεύτερη χρονιά καθώς γνώριζαν ότι το χώμα μετά τα όσπρια θα είναι πλούσιο σε θρεπτικά συστατικά και θα εξασφάλιζε μεγαλύτερες σοδιές στα σιτηρά.

Και πρωτεΐνες, και λίπασμα, και οικονομία!

Αν στην εμπειρική αυτή γνώση προσθέσουμε ορισμένα σύγχρονα δεδομένα αντιλαμβανόμαστε τη σημασία της καλλιέργειας οσπρίων ως μέσο περιβαλλοντικής προστασίας. Για τη βιομηχανική παραγωγή συνθετικής αμμωνίας (η μερίδα του λέοντος της οποίας χρησιμοποιείται στην παραγωγή λιπασμάτων) καταναλώνεται το 1,5% της παγκόσμιας πρωτογενούς παραγωγής ενέργειας.

Και σαν να μην έφθανε αυτό, τα σιτηρά χάνουν την ικανότητά τους να προσλαμβάνουν και να αξιοποιούν τα νιτρικά λιπάσματα: από το 1961 ως το 2000 η ικανότητα των σιτηρών να αξιοποιούν τα λιπάσματα έπεσε από το 80% στο 30%! Συνολικά, υπολογίζεται ότι το 50% των λιπασμάτων που χορηγήθηκαν σε αυτές τις τέσσερις δεκαετίες όχι μόνο δεν αξιοποιήθηκε, αλλά πέρασε στο περιβάλλον με επιπτώσεις τόσο στην ξηρά όσο και στον υδροφόρο ορίζοντα.
Επιστρέφοντας στη σημασία της αζωτοδέσμευσης, είναι προφανές ότι η αφθονία αζώτου που παρέχεται στα όσπρια εξηγεί το γεγονός ότι αυτά περιέχουν αυξημένα ποσοστά πρωτεϊνών σε σχέση με τα σιτηρά. Το άζωτο, βλέπετε, αποτελεί κύριο συστατικό των πρωτεϊνών. Και όλες οι μέχρι τώρα μελέτες καταδεικνύουν ότι πρόκειται για πρωτεΐνες υψηλής διατροφικής αξίας, καθώς τα όσπρια βρίσκονται να ασκούν προστατευτική δράση στην ανθρώπινη υγεία.
Εκτός από τις πρωτεΐνες, τα όσπρια περιέχουν ακόμη βιταμίνες, αντιοξειδωτικά (πολυφαινόλες και ανθοκυανίνες), ίνες, μεταλλικά άλατα και υδατάνθρακες χαμηλού γλυκαιμικού δείκτη (δεν ανεβάζουν δηλαδή απότομα το σάκχαρο του αίματος).

Μια χούφτα την ημέρα, τον γιατρό τον κάνει πέρα!

Ηδη από το 1995 η ερευνητική εργασία της ελληνίδας καθηγήτριας κυρίας Αντωνίας Τριχοπούλου είχε καταδείξει ότι η καθημερινή κατανάλωση 20 γραμμαρίων οσπρίων, στο πλαίσιο της μεσογειακής διατροφής, μείωνε κατά 10% τη θνησιμότητα από κάθε αιτία.

Η μείωση αυτή, η οποία παρατηρήθηκε σε πληθώρα άλλων μελετών που ακολούθησαν, αποδίδεται στην ευεργερτική επίδραση των οσπρίων έναντι χρονίων νοσημάτων όπως τα καρδιαγγειακά, ο διαβήτης, η παχυσαρκία, αλλά και έναντι ορισμένων καρκίνων.

Χαρακτηριστικά είναι τα συμπεράσματα μετα-ανάλυσης 11 εργασιών από τα οποία προέκυψε ότι η καθημερινή κατανάλωση οσπρίων επί τέσσερις εβδομάδες μείωσε τα επίπεδα σακχάρου και ινσουλίνης στο αίμα των εθελοντών μειώνοντας τον κίνδυνο εμφάνισης διαβήτη ο οποίος αποτελεί με τη σειρά του παράγοντα κινδύνου για καρκίνο και νευροεκφυλιστικές νόσους.

Ολα τα παραπάνω συνηγορούν στην αύξηση της κατανάλωσης οσπρίων, πράγμα που συστήνουν οι ερευνητές.
Και ενώ σε χώρες όπως οι ΗΠΑ γίνεται μια ενεργή προσπάθεια να πεισθεί ο πληθυσμός να υιοθετήσει μια περισσότερο οσπριοκεντρική δίαιτα, κάτι τέτοιο μάλλον δεν θα χρειαστεί στη χώρα μας.