Dat we voedselproductie met biotechnologie naar onze hand proberen te zetten, is niet alleen iets van deze tijd. Ruim twaalfduizend jaar geleden deden mensen al aan veredeling van planten. Een overzicht van hoe onze voedselproductie met hulp van micro-organismen en genetische kennis door de jaren heen is veranderd.
Onze voorouders gingen eropuit om te jagen en voedsel te verzamelen. Later zetten mensen voedselproductie steeds meer naar hun hand, zodat ze niet meer afhankelijk waren van wat de natuur hen bracht. Die voedselproductie heeft een flinke evolutie doorgemaakt. Micro-organismen en genetische kennis spelen daarin een grote rol.
Onze voorouders verzamelden zaden, bollen en knollen om te eten en opnieuw te planten.
Zde, Wikimedia Commons via CC BY-SA 4.0Veredeling (10.000 jaar voor Christus)
We reizen ruim twaalfduizend jaar terug in de tijd; het is ongeveer tienduizend jaar voor Christus. De eerste nomaden stichten dorpjes in gebieden waar volop eetbare planten groeien. Van die planten verzamelen ze zaden, bollen en knollen. In eerste instantie om te eten, maar later ook als voorraad om het volgende jaar te zaaien of planten. De boeren kiezen steeds de beste, mooiste of grootste zaden, knollen of bollen. Die zijn afkomstig van planten die het best groeiden en veel nakomelingen maakten, en dus gunstige genen hadden. Zo filteren onze voorouders zwakkere planten, die bijvoorbeeld vatbaar waren voor ziekten, eruit. Zonder dat ze het weten, doen ze aan veredeling.
Fermentatie (7000 jaar voor Christus)
Het is zevenduizend jaar voor Christus. De gewassen die mensen laten groeien en selecteren, raken beter aangepast aan de groeiomgeving en de smaak van de mensen. Er is steeds meer voedsel op voorraad. Maar hoe voorkom je dat die voorraad beschimmelt of wegrot? Onze voorouders beginnen te ontdekken dat sommige micro-organismen hun eten en drinken langer houdbaar maken. Fermentatie heet dat. Goedaardige bacteriën, schimmels en gisten zetten suikers in het voedsel om in andere stoffen. Dat voorkomt dat er andere, wellicht ziekteverwekkende, micro-organismen op groeien. Bovendien geeft fermentatie voedsel een andere smaak en geur. Denk maar aan yoghurt, kaas en wijn. Chinezen maken in deze tijd een soort rijstwijn van gefermenteerde rijst, honing en fruit. Drieduizend jaar later gebruiken Egyptenaren gist om brood en bier te maken.
Gewassen kruisen (19e eeuw)
We reizen een hele tijd vooruit, naar de negentiende eeuw. Mensen laten gewassen op grote schaal groeien. Toch zijn er soms lastige kwesties. De ene plant levert bijvoorbeeld veel vruchten, maar een andere is smaakvoller. Het liefst willen boeren die twee eigenschappen in één plant krijgen. De monnik Gregor Mendel ontrafelt de wetten van overerving en andere wetenschappers ontdekken dat planten aan geslachtelijke voortplanting doen: mannelijke voorplantingsorganen bevruchten een vrouwelijk orgaan. Dat proces kunnen wetenschappers ook handmatig uitvoeren. Ze kiezen dan welke twee planten ze met elkaar kruisen. Erfelijke eigenschappen vermengen zich zo in één nakomeling, waardoor nieuwe genetische combinaties ontstaan. Zoals een plant die veel én smaakvolle vruchten maakt.
Snel genetische aanpassingen maken (20e eeuw)
Een eeuw later combineren mensen nog altijd eigenschappen van gewassen met elkaar. Nadeel is dat eigenschappen combineren alleen kan als veredelaars planten in handen hebben die de gewenste eigenschappen bezitten. Maar wat nu als boeren iets heel nieuws willen? Een vrucht in een nieuwe kleur bijvoorbeeld. Dan moet je lang zoeken en veel kruisen. Dat neemt behoorlijk wat tijd in beslag. Twee biologen ontdekken dat wanneer ze planten bestralen of behandelen met een chemisch stofje, er willekeurige mutaties ontstaan in het DNA van de plant. In de natuur gebeurt dat ook, maar minder vaak. Via deze behandeling ontwikkelen planten dus sneller nieuwe eigenschappen. Zo is het alsnog lang zoeken naar een plant met de juiste eigenschap, maar zolang veredelaars veel planten tegelijkertijd behandelen, is de kans groter dat ze die ene eigenschap vinden.
DNA gericht aanpassen (21e eeuw)
In 2022 hebben we meer kennis over ons voedsel in relatie tot biotechnologie. We weten ondertussen dat micro-organismen verantwoordelijk zijn voor fermentatie en dat het DNA in levende wezens hun eigenschappen bepalen. Ook hebben we de hele DNA-code van mensen en veel andere levende wezens afgelezen, inclusief dat van ons (plantaardig) voedsel. Onderzoekers weten van stukjes DNA wat ze precies doen en welke eigenschap ze aan een gewas geven. Met moderne technieken kunnen wetenschappers dat DNA aanpassen, bijvoorbeeld het stuk DNA dat de grootte, kleur of voedingswaarde van een vrucht bepaalt. Daarvoor gebruiken ze technieken als CRISPR-Cas, een moleculair schaartje dat DNA knipt en bewerkt. Met die techniek hoeven ze niet meer enorme hoeveelheden planten na te lopen of ze toevallig de juiste mutatie hebben.
Kleine stukjes DNA zichtbaar gemaakt op een gel. Onderzoekers controleren zo of een plant inderdaad de mutatie heeft die ze voor ogen hadden.
School of Natural Resources from Ann Arbor, Wikimedia Commons via CC BY 2.0Ons voedsel en biotechnologie zijn dus al lange tijd met elkaar verbonden. Wanneer de kennis over biotechnologie verder groeit, ontwikkelt de voedselproductie mee. Toch kan dat niet altijd zomaar. In de Europese Unie is CRISPR-Cas bijvoorbeeld niet toegestaan buiten een laboratorium. In andere landen, zoals Japan, mag dat wel. Daar liggen sinds 2021 de eerste tomaten die zijn bewerkt met CRISPR-Cas, in de supermarkt. De maatschappij en de politiek beïnvloeden hoe onze voedselproductie verandert. Sommige mensen vinden het geen probleem om planten te kruisen, maar zijn bang voor de gevolgen van genetisch gemodificeerd voedsel. Waar trek jij de grens?