Il a fallu des milliers d'années à l'humanité pour faire sortir une belle tomate juteuse d'une plante aux fruits de la taille d'un pois. Maintenant, avec l'édition de gènes, les scientifiques peuvent tout changer.
Comme tout agriculteur qui se respecte, Zachary Lipman grommela le temps. Fermement renversé, avec des cheveux courts et une barbe, Lipman se tenait dans une serre au milieu de Long Island, entouré d'une végétation abondante et luxuriante. "Oh, ne demande même pas", a-t-il dit à propos du printemps tardif et rude. C'était mardi mi-avril, mais les prévisions parlaient de la probabilité de chutes de neige et d'un vent froid soufflant sur l'île. Ce n'est pas le temps qui fait penser aux tomates d'été. Mais Lipman pensait à l'avenir,
Memorial Day [dernier lundi de mai / env. trans.] lorsque des milliers de plants de tomates soigneusement plantés seront déplacés des serres vers les terres fertiles de Long Island. Il espérait que le temps allait enfin changer.
Bien qu'il ait travaillé dans une ferme à l'adolescence et qu'il ait toujours un attachement romantique à la terre, Lipman n'est pas agriculteur. Il est botaniste au Cold Spring Harbor Laboratory de New York, où il étudie la génétique et le développement des plantes. Et toutes ces plantes de serre ne sont pas des tomates ordinaires.
Me présentant à son compagnon habituel Charlie (un croisement sociable et baveux entre un Labrador et un Rottweiler), Lipman m'a conduit devant des centaines de plantes qui se livrent à une température quotidienne de 27 ºC, une humidité de 40 à 60%, les stimulant pour une photosynthèse de 14 heures à l'aide
de lampes à décharge de sodium haute pression . Certaines plantes étaient des pousses à peine germées; d'autres viennent de commencer à révéler leurs fleurs jaunes caractéristiques, préfigurant les futurs fruits; et certains étaient presque mûrs, et leurs fruits rouges ont pesé.
Cette serre se distingue par le fait que 90% de ses plantes ont été génétiquement modifiées à l'aide de la technologie d'édition de gènes magiques connue sous le nom de
Crispr / Cas-9 - ce qui en fait probablement l'épicentre d'une révolution en botanique qui peut changer à jamais l'avenir non seulement des tomates, mais et de nombreuses autres cultures vivrières. Lipman et Joyce van Ek, son partenaire de longue date au Boyce Thompson Institute à Ithaca, New York, appartiennent à une petite armée de chercheurs utilisant l'édition de gènes pour transformer une tomate en une souris de laboratoire de botanique. Dans cette serre, Crispr est un verbe, chaque plante est une expérience et un mutant n'est pas un mauvais mot.
Lipman est allé à l'arrière du bâtiment et a souligné diverses tomates d'une grande variété spéciale - l'une des options commerciales qui sont vendues dans les supermarchés, et non sur les marchés de producteurs. Cette plante, qui avait environ deux mois, pliée sous le poids de gros fruits presque mûrs. C'était un mutant, comme l'a expliqué Lipman, qu'ils appellent «Node». La plupart des tomates sur la tige près de l'endroit où le fœtus est formé ont une accumulation de tissu gonflée, un nœud. Quand la tomate mûrit, il se dit, comme le dit Lipman, "OK, j'ai mûri - il est temps de tomber", les cellules du nœud reçoivent un signal pour mourir et relâchent la tomate. La nature répand donc les graines de tomates; mais ce nœud a toujours été un problème désagréable en agriculture, car il a laissé une partie de la tige faire des trous dans les fruits récoltés mécaniquement. Des tomates sans nœuds, dont la tige racinaire peut être arrachée, ont été obtenues et cultivées pour un usage commercial, mais elles ont souvent montré des effets secondaires. Ces versions génétiquement modifiées évitent les conséquences imprévues de l'élevage traditionnel. "Maintenant, nous pouvons utiliser Crispr pour travailler directement avec le gène, le couper avec des ciseaux moléculaires, ce qui conduit à une mutation", a déclaré Lipman. "Et le tour est joué: la propriété sans clé de toutes les variétés dont vous avez besoin."
Nous sommes passés à plusieurs exemples de Physalis pruinosa, un parent du
physalis végétal , produisant des petits fruits juteux du physalis. Cette plante n'a pas encore pu se domestiquer, et Lipman décrit sa version sauvage comme un "monstre": grand, désordonné et gourmand, donnant un fruit misérable par pousse. Un physalis s'est développé à côté de lui, dans lequel les scientifiques ont provoqué une mutation appelée "auto-rognage". Il était deux fois plus bas, moins touffu, et à chaque étape, cinq à six fruits se sont présentés. Lipman a arraché un fruit du mutant et me l'a offert.
«Sentez-le d'abord», a-t-il demandé. "Profitez de l'odeur." L'odeur était exotique et un peu tropicale. Je l'ai mis dans ma bouche et je l'ai mordu, obtenant une explosion de goûts différents. Comme pour ses tomates apparentées, le goût s'est avéré mystérieux, enduit dans le temps d'aigre-doux, décoré de composants volatils qui ont trouvé mon nez et ont complété le goût.
"Vous venez de manger une plante éditée", a déclaré Lipman avec un sourire. "Mais ne vous inquiétez pas trop."
Zach Lipman parmi les tomates éditées
Bush de tomates génétiquement modifiéLipman, comme la plupart des scientifiques, estime que les plantes génétiquement modifiées sont sûres. Mais son sourire malicieux reconnaît que tout le monde ne considère pas cette technologie comme inoffensive. Il existe de nombreuses inquiétudes associées à l'édition génétique des plantes. Les cultures d'OGM, comme le maïs ou le soja, pénètrent dans les denrées alimentaires, les aliments pour animaux et les biocarburants depuis de nombreuses années, et la bataille qui les entoure a divisé la société aux États-Unis et dans d'autres pays. La révolution Crispr réinvente, voire ravive ce débat. La plupart des plantes qui existent aujourd'hui ont été éditées par la suppression de gènes (par des mutations), et non par l'introduction de séquences génétiques prélevées sur d'autres espèces, comme dans la première génération de modifications génétiques, ce qui a fait craindre le Frankensted et la pollution de l'environnement. Précisément parce que l'édition se fait maintenant en supprimant plutôt qu'en ajoutant, les scientifiques soutiennent que la forme actuelle d'édition de gène imite les mutations qui se sont produites lors de l'élevage agricole classique. Cette différence peut ne pas rassurer les critiques, mais elle a convaincu les régulateurs des États; le soja et les pommes de terre génétiquement modifiés sont déjà en croissance, et en mars dernier, le département américain de l'Agriculture a annoncé que les cultures obtenues par le biais de l'édition génétique étaient «indiscernables» de celles obtenues par sélection traditionnelle et ne «nécessitaient pas de surveillance de l'État».
L'avenir de l'alimentation est plein de questions: comment nourrir 9 milliards de bouches, comment cultiver dans une ère d'incertitude climatique sans précédent, comment créer des aliments plus persistants et nutritifs pour le public soucieux des nouvelles technologies. Les botanistes utilisent déjà Crispr et les technologies connexes pour changer radicalement les plantes - ils modifient le blé pour réduire sa teneur en gluten, le soja pour produire un beurre plus sain, le maïs pour augmenter le rendement, les pommes de terre pour améliorer le stockage (et réduire les déchets cancérigènes pendant la cuisson). Les laboratoires industriels et scientifiques développent de nouveaux outils d'édition qui peuvent sérieusement affecter la nourriture que nous mangeons tous. Cependant, cette nouvelle capacité à transformer les aliments a coïncidé avec la consolidation de l'agriculture en trois mégaconglomérats. Ces entreprises ont les moyens de lancer de nouvelles technologies. La question est de savoir pourquoi ils vont l'utiliser.
Le soja, les pommes de terre et le maïs s'intègrent secrètement dans la chaîne alimentaire, mais les tomates ajoutent un gros point d'exclamation rouge au débat actuel. Il est probable qu'aucune autre culture vivrière ne peut être plus symbolique, étant donné les enjeux en termes d'agriculture, de biologie, de culture et de culture d'aliments maison. Tomate - le roi des marchés de producteurs, la perle du jardin potager,
lokavorov alpha-légume. Dans la serre de Lipman, il n'y a que quelques options sur la façon dont l'édition des gènes change déjà les tomates - il a des plantes qui fleurissent plus tôt, ignorent la présence ou l'absence d'éclairage, occupent une zone plus petite, placent plusieurs fruits sur la tige à la fois.
Pour les personnes qui aiment manger ou faire pousser des tomates (je suis des deux catégories), l'apparition de Crispr provoque le cynisme et des espoirs vertigineux pour l'avenir de notre légume bien-aimé. Le cynisme survient parce que la plupart des efforts scientifiques pratiques perpétuent le goût frais des tomates cultivées commercialement. Dans un sens, c'est simplement un signe de la victoire des producteurs alimentaires qui recherchent une récolte plus importante pour moins d'argent par rapport aux goûts des consommateurs qui reçoivent du goût et de la nutrition. (Harry Klee, expert en tomates à l'Université de Floride, dit que la taille de la tomate idéale pour l'industrie doit correspondre exactement à la taille d'un hamburger McDonald's.) Et espérons - parce qu'il y a quelque chose d'intrigant à utiliser la nouvelle technologie pour préserver une explosion délicieuse, aigre-douce de la
variété de tomate
familiale dans une plante plus résistante aux maladies.
Après une promenade avec Lipman à travers son jardin de mutations faites par un homme, je n'ai pas pu m'empêcher de demander si les variétés familiales que j'essaie de cultiver chaque année recevraient des ciseaux Crispr.
"Nous ne modifions pas les tris familiaux", a déclaré Lipman. - Au revoir. Mais cela est déjà en développement. Ils peuvent bénéficier de petits ajustements. "
Les tomates dorloter et faire de la photosynthèse au Boyce Thompson InstituteCeci est une histoire sur les tomates. Mais aussi, comme toutes les histoires agricoles, il y a une histoire de mutations, à la fois «naturelles» et artificielles, rusées, des mutations invisibles et des mutations trop grotesques créées en laboratoire plus tôt cette année, et celles qui auraient pu se produire 10 000 ans en arrière, comme celles qui ont transformé
Solanum pimpinellifolium (tomate groseille), une mauvaise herbe vivace en désordre qui produit des fruits de la taille d'un pois et poussant sur la côte Pacifique du Pérou et de l'Équateur, en ces beaux et énormes fruits de variétés familiales qui poussent dans votre jardin. Notre dictionnaire culturel n'a laissé le mot «mutation» que dans un sens moqueur, mais si vous pensez que ce mot est mauvais, vous ne devriez probablement pas lire plus loin - et ne mangez pas de nourriture végétale. Le principe de base de la sélection végétale est de profiter des changements génétiques, des mutations, que ces mutations soient causées par la lumière du soleil, les rayons X ou le Crispr. Comme le dit Klee, "je ne connais pas une seule culture alimentaire qui puisse être trouvée dans un supermarché qui n'a pas changé de façon spectaculaire par rapport à sa version sauvage."
Tout jardinier est, volontairement ou involontairement, spécialiste des mutations. Toutes les différentes variétés de tomates de la famille - Brandywine à peau mince, Joan Flamm brillant aux abricots, Crimée noire verdâtre et ma rose bernoise bien-aimée, rose et délicieuse au goût - sont des produits de mutations de longue date de faible qualité.
Sites de recherche à Cold Spring Harbor, où poussent environ 8 000 plantes génétiquement modifiéesChaque printemps, je m'assois sur le sol avec un tas de pots remplis de tourbe et de terre initiale, et je pince maladroitement les graines des variétés ci-dessus dans un sol vierge. Ma femme se demande pourquoi je ne devrais pas acheter immédiatement des plants prêts à l'emploi sur le marché, comme tout le monde, mais je n'ai toujours pas dépassé mon plaisir enfantin de regarder comment un minuscule morceau d'ADN végétal, entouré d'une coquille dure d'une graine, se transforme en une plante d'un mètre et demi qui dégage son impeccable cadeaux. Les jardiniers - les premiers biologistes autodidactes - connaissent ce plaisir. Comme Lipman. C'est ainsi qu'il a entrepris l'édition génétique des tomates.
Lipman a grandi à Milford, Connecticut. Son père a enseigné sa langue maternelle et sa mère a travaillé dans les soins de santé. Parmi ses premiers souvenirs, il a visité une ferme voisine avec son père, à l'âge de 6-7 ans, quand il a ramassé des citrouilles qui traînaient ici et là, avec leurs formes et leurs couleurs étonnantes.
Ce champ de citrouilles appartenait à la ferme de Robert Trit, et lorsque Lipman a eu 13 ans, il a commencé à y travailler chaque été, cultivant son amour des plantes. Lorsqu'il a obtenu son diplôme d'études secondaires en 1996, il a décidé d'étudier la sélection végétale et la génétique, d'abord à l'Université Cornell, puis à Cold Spring Harbor, où il a soutenu son doctorat, et travaille maintenant comme chercheur à l'Institut médical Howard Hughes.
Le bureau de Lipman est un temple de la tomate. Sur les murs se trouvent de vieilles étiquettes avec des tomates en conserve et des cartes postales avec des tomates énormément énormes, et sur la table, dans de vieilles boîtes, dans des plateaux en bois et des armoires en plastique près du mur, des milliers de petites enveloppes brunes sont stockées avec des graines marquées par l'année et le grade. La relique la plus caractéristique se trouve juste à la porte - une grande reproduction dans un cadre d'un livre du XVIe siècle de
Pietro Andrea Mattioli , qui est considérée comme la plus ancienne image colorée d'une tomate réalisée immédiatement après l'expansion espagnole en Amérique. Pour un généticien comme Lipman, le dessin de Mattioli est particulièrement important car il indique que les habitants précolombiens d'Amérique pourraient reconnaître une mutation utile des tomates - ils ont déjà transformé un petit fruit sauvage en un gros fruit doré.
Les graines sont stockées dans des boîtes puis plantées.Jusqu'aux années 1930, les experts agricoles utilisaient la même technologie que les premiers producteurs de tomates en Amérique du Nord: attendre patiemment que la nature produise une mutation bénéfique, être capable de reconnaître une propriété bénéfique (par exemple, des fruits plus gros), et créer une nouvelle variété avec cette propriété en sélectionnant des souches mutées et en les propageant. En d'autres termes, l'agriculture a toujours représenté une sélection non naturelle - le choix par une personne de certaines mutations et le rejet d'autres. Pendant la Seconde Guerre mondiale, les biologistes ont accéléré ce processus en induisant intentionnellement des mutations dans les graines à l'aide de produits chimiques, de rayons X et d'autres rayonnements. Mais dans ce cas, le processus a été lent. La sélection des propriétés souhaitées peut facilement s'étendre sur dix ans.
Tout a commencé à changer en 2012, une année cruciale pour les tomates. En mai de la même année, des spécialistes de la génétique végétale ont achevé le projet de génome de la tomate - ils ont déchiffré la séquence d'ADN entière, les 900 millions de bases appariées sur 12 chromosomes. Puis en juin, un groupe dirigé par Jennifer Dudna de l'Université de Californie à Berkeley a publié les premiers travaux sur une nouvelle technologie d'édition de gènes, Crispr, qui a été rapidement suivie par des groupes du Broad Institute du MIT et de Harvard. Ces deux volets de recherche se faisaient concurrence pour savoir si la nouvelle technologie fonctionne avec les plantes.
Dès que l'information sur Crispr est apparue, Lipman a pensé: «Est-il possible de l'appliquer aux tomates? Transférer, si possible. " Il était nécessaire de mener rapidement une expérience avec les gènes de la tomate, qui pourrait prouver sans délai l'efficacité de Crispr. Quel gène Lipman et van Ekk ont-ils ciblé? Pas un qui améliorerait la taille ou la forme du fœtus, car cela prendrait beaucoup de temps, et van Ekk était impatient. "Je ne veux pas qu'il soit planté dans une serre et attende qu'il grandisse", a-t-elle déclaré à Lipman. "Je veux que nous voyions déjà quelque chose dans la boîte de Pétri." Ils ont donc choisi un gène totalement inutile économiquement et encore moins utile du point de vue du consommateur. C'était un gène étrange qui, à la suite d'une mutation, a produit des feuilles de tomate mutilées qui ressemblaient à des aiguilles. La version mutée était appelée "fil".
La mutation du fil était si mal connue que van Ekk a dû déterrer une œuvre de 1928 la décrivant afin de comprendre ce qu'elle devait rechercher. Pour chaque mutation utilisant la technologie Crispr, un outil spécialement préparé appelé «construction» est
requis - un
ARN guide qui vous permet de cibler un gène de tomate spécifique et son enzyme qui l'accompagne, ce qui coupe l'ADN de la plante au bon endroit. Dans ce cas, Lipman a développé une construction qui cible le gène du fil et le coupe. À proprement parler, la mutation n'est pas causée par la technologie Crispr, mais par la plante elle-même, essayant de guérir la blessure. Van Ek a utilisé une bactérie qui infecte parfaitement les plantes pour introduire la mutation Crispr dans les cellules de tomate. Après mutation, ces cellules ont été transférées dans des boîtes de Pétri, où elles ont commencé à se développer, donnant naissance à des plantes. Van Ekk devait encore attendre quelques mois avant que les cellules de tomates se transforment en pousses et poussent des pousses avec des feuilles, mais l'attente en valait la peine.
«Je me souviens encore d'avoir vu les premières feuilles», se souvient-elle. Ils étaient tordus pour ressembler à des aiguilles. "Adorable, ça a marché!" Elle a pleuré et s'est précipitée dans les couloirs de l'institut, disant à tous ceux qui étaient prêts à en entendre parler. "J'étais dans la section, parce que, bien, qu'est-ce qui fonctionne réellement la première fois?"
Ils ont non seulement démontré que Crispr est capable de provoquer un changement de trait héréditaire dans les cultures vivrières, mais ont également obtenu leur résultat en quelques mois au lieu d'un an. Ils savaient que le même processus, en principe, pouvait être utilisé pour éditer, avec une précision extrême et une vitesse sans précédent, n'importe quel gène dans n'importe quelle culture.
Dès qu'ils ont été convaincus que tout fonctionnait, Lipman et van Ekk ont commencé à «croquer» toutes les propriétés qu'ils ne souhaitaient étudier qu'au cours des 15 dernières années. L'un d'eux est devenu une propriété sans nod. Depuis 60 ans, les chercheurs tentent de résoudre le problème d'avoir un nœud sur une pousse de tomate.
La culture à grande échelle de tomates - en Californie à elle seule produit plus de 10 millions de tonnes par an - nécessite un assemblage mécanique, et les tiges de tomates qui percent les fruits rendent la tâche plus difficile et augmentent la quantité de déchets. Lipman, qui a étudié l'architecture des plantes, savait que de nombreuses variétés de tomates sans nœuds produisent trop de pousses supplémentaires et réduisent le rendement. Il a constaté que cet effet secondaire était le résultat d'une sélection traditionnelle: lorsque les sélectionneurs sélectionnaient une mutation sans nœud, ils recevaient également des ramifications inutiles en raison de l'interaction complexe des mutations. La sélection traditionnelle a donné un autre effet secondaire - des fruits d'une forme inhabituelle - parce que le processus de sélection d'une plante sans nodules a tiré un morceau d'ADN avec une mutation inutile.Si Lipman pouvait utiliser Crispr pour produire une mutation sans nœuds, sans supprimer les effets nocifs associés à l'élevage traditionnel, ce serait une percée pour les agriculteurs. Lui et van Ekk ont dû attendre plus longtemps que dans le cas des feuilles en forme d'aiguille, mais en mars 2016, Lipman avait planté des tomates dans la serre. Ils ont publié un article dans le magazine Cell au printemps 2017 et Lipman a partagé un outil d'édition de gènes avec Klee et l'Université de Floride. En mars dernier, Klee et l'équipe ont fait atterrir plusieurs mutants nodaux génétiquement modifiés de la variété commerciale Florida 8059 dans un champ expérimental au nord de Gainesville.
Joyce van Ekk a vu les feuilles tordues d'un minuscule plant de tomate et a réalisé que l'expérience était un succèsRevenons à la réalité brutale: malgré tout le battage médiatique associé à la révolution de l'édition de gènes, au cours des deux dernières années, cette technologie a trouvé non seulement du succès, mais aussi des limites. Les scientifiques vous diront que Crispr est très bon pour désactiver les gènes. Mais l'utiliser pour insérer de nouveaux gènes, comme beaucoup l'ont conseillé, pour «écraser» la lignée génétique d'une personne, d'un animal ou d'une plante, n'est pas si simple. "Crispr n'est pas une solution unique pour tout", a déclaré Dan Voitas de l'Université du Minnesota, l'un des pionniers de l'édition de gènes agricoles. De plus, les génomes sont très complexes, même chez les plantes. Tout comme une douzaine de poignées sur une radio stéréo peuvent produire le son d'une chanson, de nombreux éléments génétiques contrôlent les effets d'un seul gène.La complexité décourageante a inspiré le laboratoire de Lipman pour une astuce dans l'édition de gènes. "Je me souviens que je devrais avoir une note ici", dit Lipman, pointant le clavier. La note dit simplement: « promoteur CRISPR».Chez les plantes, comme chez les animaux (et les humains), une partie de l'ADN est située en dehors du segment du gène codant pour les protéines et régule leur production. Cette séquence nucléotidique est appelée un promoteur, et elle établit différents niveaux de sortie - quelque chose comme le volume - pour des gènes spécifiques. Et si, se demandait le groupe de Lipman, Crispr pouvait être utilisé pour ajuster le volume d'un gène particulier en le tordant ou en le tordant comme une poignée radio en mutant le promoteur à différents endroits?La serre de Long Island regorge d'exemples de ce qui se passe. Daniel Rodriguez-Lial et ses collègues du laboratoire de Lipman ont publié un article dans Cell sur sa découverte: grâce à des mutations dans le promoteur du gène auto-équilibrant à divers endroits, ils ont pu réguler sa production, apportant des changements petits mais importants. En utilisant Crispr pour créer le gène en quantités variables, les scientifiques, selon Lipman, peuvent trouver des versions «améliorées» des plantes par rapport à celles que la nature a à offrir.Cependant, amélioré de quel point de vue? L'une des phrases préférées de Lipman est le «moyen d'or». Il indique un équilibre génétique, en observant ce que vous pouvez obtenir les propriétés dont vous avez besoin pour l'agriculture sans nuire à des caractéristiques nécessaires telles que l'odeur ou la forme. "Maintenant, nous pouvons commencer à penser à prendre nos meilleures variétés de tomates et à les faire fleurir plus rapidement afin qu'elles puissent être cultivées dans des latitudes plus proches du nord, où l'été est plus court", dit-elle. - Nous pouvons commencer à penser à de nouveaux types de plantes, de nouvelles versions de cultures vivrières existantes adaptées à la culture urbaine, comme les serres à plusieurs niveaux que les gens font dans les entrepôts abandonnés. Adapter la plante pour qu'elle devienne plus compacte, fleurisse plus rapidement, dans des conditions très compactes, produise un fruit de la bonne taille et de la bonne quantité,équivalent à l'agriculture en serre, uniquement lors de l'utilisation d'un éclairage LED. " Étant donné que chaque gène végétal a son propre promoteur, un tel ajustement génétique peut être effectué pour presque toutes les cultures vivrières.La taille n'est qu'une des nombreuses façons dont les biologistes changent les tomates. L'année dernière, des chercheurs du laboratoire de Sainesbury en Angleterre ont édité génétiquement la variété de tomate Moneymaker pour la rendre résistante à l'oïdium.et une équipe de recherche japonaise a récemment produit des tomates sans pépins. Ce jour de mai, lorsque j'ai planté les graines de tomates de ma famille, j'ai discuté sur Skype avec deux botanistes du Brésil qui ont amené l'édition génétique des tomates à un nouveau niveau. En collaboration avec le laboratoire Wojtas de l'Université du Minnesota, Augustine Szogon de l'Université de Visoso et Lazaro Perez de l'Université de São Paulo ont obtenu la tomate sauvage, l'ancêtre de toutes les variétés domestiques d'aujourd'hui, par rétro-ingénierie. Au lieu de couper les tomates domestiquées, ils sont revenus à la première étape - une plante sauvage - et ont utilisé Crispr pour désactiver plusieurs gènes à la fois. En conséquence, au lieu de mauvaises herbes touffues, la tomate génétiquement modifiée est devenue compacte et tentaculaire, au lieu de fruits de la taille d'un pois, les tomates sont devenues une cerise.La culture éditée s'est également avérée être plusle lycopène , un antioxydant important que toute autre variété de tomate connue. Ce processus est connu sous le nom de «nouvelle domestication»."Nous ne sommes pas passés du pois à la grande taille, mais nous sommes passés du pois à la cerise", a expliqué Szogon lors de cette première tentative. Et comment ont-ils goût? "Génial!" - Peres a fait valoir: selon le même principe, Lipman et van Ekk ont domestiqué la physalis sauvage, espérant qu'il rejoindrait les bleuets et les fraises comme l'une des cultures de base des baies.Une telle approche de la domestication nouvelle est intéressante en ce qu'elle tire pleinement parti de la «sagesse» accumulée d'une plante sauvage. Pendant des dizaines de milliers d'années d'évolution, les plantes sauvages acquièrent résistance et endurance, résistance aux maladies et au stress. La domestication a éliminé certains de ces traits. Étant donné que ces caractéristiques dépendent généralement de tout un ensemble de gènes, dit Perez, il serait extrêmement difficile de les introduire dans des tomates déjà domestiquées à l'aide de Crispr ou de toute autre technologie. Et cette approche peut permettre l'utilisation d'autres propriétés extrêmes. Perez veut "domestiquer" la vue sauvage des Galapagos, capable de tolérer des conditions extrêmes telles qu'une salinité élevée et la sécheresse - de telles propriétés pourraient à l'avenir assurer la sécurité de la culture face aux fluctuations climatiques.Augmentation de la température. Changement dans les saisons de croissance. Croissance démographique. Les conséquences d'une utilisation excessive d' herbicides . Que se passe-t-il si l'édition de gènes aide, par exemple, à inclure des gènes qui augmentent la résistance aux maladies, ce qui contribue à réduire l' utilisation de pesticides ? - demande Lipman. "Ensuite, il ne s'agira pas seulement de produire de la nourriture pour le monde entier, mais aussi de protéger la planète."
Lipman à côté de la serre de tomates.Toute cette nouvelle botanique - gènes désactivants, promoteurs de tuning, nouvelle domestication - une discipline merveilleusement créative qui se développe très rapidement. Mais, tôt ou tard, il faudra parler de son revers. Les consommateurs voudront-ils manger ces tomates? Les légumes et les céréales Crispr vont-ils devenir de «nouveaux OGM», comme le croient certains écologistes, ou les plantes génétiquement modifiées sont-elles différentes des plantes ordinaires par essence? "C'est le début d'une nouvelle conversation", dit Lipman.La vieille conversation était sarcastique et émotionnelle. Produits génétiquement modifiés d'origine Monsantoétaient «transgéniques», c'est-à-dire que les biologistes ont inséré de l'ADN étranger d'autres espèces dans les plantes. L'édition de gènes ressemble beaucoup plus à d'anciennes formes de mutagenèse comme le rayonnement et les produits chimiques, mais ce n'est pas si peu systématique. Au lieu de générer des mutations aléatoires, Crispr cible des gènes spécifiques. (Lors de l'édition, il est possible de manquer, bien que Lipman n'ait pas encore rencontré de tels cas). C'est pourquoi les botanistes sont si passionnés d'utiliser cette technologie, et donc le département américain de l'Agriculture considère que les cultures modifiées sont similaires aux premiers mutagènes et ne nécessitent pas de réglementation spéciale. (Dans le cas de l'ajout de nouveaux gènes aux plantes, le ministère a décidé d'examiner chaque cas séparément). Certains pays européens ont interdit les OGM,et l'Union européenne n'a pas encore pris de décision finale sur les plantes génétiquement modifiées.Bien que de nombreuses études n'aient pas pu détecter la menace des OGM pour la santé humaine, le public reste dans le doute. Une enquête de 2016 a montré que 39% des Américains pensent que les aliments génétiquement modifiés sont moins sains que les aliments ordinaires, et même chez Lipman, sa propre épouse a d'abord préféré ne pas manger ses tomates génétiquement modifiées.Il existe d'autres raisons pour lesquelles les aliments génétiquement modifiés sont suspects. Les premiers efforts de Monsanto pour produire des OGM ont utilisé une technologie révolutionnaire pour ne plus produire d'aliments sains ou durables et pour arrondir la résistance du soja et du maïs à l' herbicide breveté Roundup". La promotion agressive de la société d'un produit qui sert ses propres objectifs a été reconnue comme un désastre des relations publiques.Les grandes entreprises agroalimentaires tentent de profiter de l'édition de gènes. Une vague récente d'alliances a conduit à l'émergence de trois géants multinationaux de l'agriculture mondiale: Bayer (qui a achevé le rachat de Monsanto cette année), DowDuPont (après la récente fusion de Dupont avec Dow Chemical) et Syngenta (qui a été acheté l'an dernier par une énorme société chinoise d'édition de gènes, ChemChina) . Les problèmes de propriété intellectuelle peuvent être plus complexes que la génétique végétale. Les principaux brevets agricoles pour Crispr appartiennent aux instituts Broad et DuPont Pioneer, et les deux sociétés se sont associées à l'automne dernier pour créer des licences pour l'application de la technologie en agriculture (les trois géants sous licence de technologie). Selon des sourcesLe droit d'utiliser Crispr dans l'agriculture commerciale implique un prépaiement, des déductions annuelles sur les ventes et d'autres conditions.Et puis l'édition des gènes rencontre une économie agricole féroce. Les scientifiques peuvent faire des recherches sur Crispr sans payer de licence. Mais c’est tout. «Je ne peux pas développer de produits et commencer à les vendre», explique Lipman. Le développement commercial nécessite le paiement d'une licence - qui n'est abordable que pour les riches entreprises agroalimentaires.Plusieurs petites sociétés de biotechnologie cherchent à contourner les grandes exploitations et les problèmes de propriété intellectuelle. Calyxt, une startup basée au Minnesota dont le co-fondateur Wojtas a déjà reçu, est approuvée par le département américain de l'Agriculture pour cultiver plusieurs cultures créées à l'aide d'une technologie d'édition de gènes plus ancienne et plus sophistiquée, TALENs. Lipman conseille la startup Inari du Massachusetts. St. Louis Benson Hill Biosystems travaille à améliorer la productivité des plantes avec de nouveaux ciseaux génétiques brevetés, qu'elle appelle Crispr 3.0. Mais le PDG Matthew Crisp (oui, c'est son nom) affirme que les lois «boueuses» sur la propriété intellectuelle étouffent l'innovation. Les partenaires de Benson Hill et les futurs licenciés, a-t-il dit, se plaignent que les droits commerciaux de la technologie d'édition de gènes de Crispr sont "trop chers, trop lourds ou trop vagues". La découverte de nouvelles enzymes pour l'édition de gènes ou d'autres innovations pourrait encore brouiller le paysage des brevets. Comme l'a dit une source, "c'est un gâchis et la situation ne fera qu'empirer".C'est pourquoi tant d'attention est concentrée sur la nouvelle startup, Pairwise Plants, dans laquelle Monsanto a collaboré avec plusieurs pionniers Crispr du Broad Institute. Dans de récentes déclarations faites à Bloomberg, Tom Adams, ancien vice-président de Monsanto, souligne à quel point les nouvelles cultures sont «vraiment bonnes pour les gens», ce qui était assez surprenant. "Monsanto ne parlait pas une telle langue", a déclaré Voitas. Le pedigree de Monsanto est une préoccupation pour certains nerds. «La question est: ils ont d'énormes bagages liés à l'acceptation des consommateurs», explique Lipman. "Et s'ils se trompent ici, ils ruineront tout pour tout le monde." Tout le monde a juste retenu son souffle. "
Plateaux pour la germination des graines de tomates
Germes Physalis pruinosa au Boyce Thompson Institute à IthacaVoici une question plus simple pour vous: qu'en est-il du goût? Quand j'ai demandé à Harry Klee s'il avait essayé l'un des cultivars sans racine 8059 qu'il cultive, il a ri et a dit qu'il ne l'avait pas. "Nous savons que le Florida 8059, en principe, n'a pas de goût en tant que tel." L'amélioration du goût des tomates n'a toujours joué que le deuxième violon dans une économie de marché. La plupart des tomates de Floride poussent dans l'industrie alimentaire - «McDonald's et subwoofers», dit Klee. "La triste réalité est que l'industrie ne cherche pas à faire ressortir la tomate plus savoureuse." Kli aime parler de goût - il dirige un groupe qui a identifié quelques dizaines de sites génétiques responsables du goût exceptionnel des tomates. «Nous savons absolument comment donner une tomate plus douce et plus savoureuse», dit-il. Mais ces tomates ne sont pas économiquement attrayantes."Les agriculteurs ne les accepteront pas."Et qu'en est-il des consommateurs? Prendraient-ils une tomate génétiquement modifiée si elle avait meilleur goût? Ou, pour reformuler, le blasphème botanique modifierait-il les variétés familiales?Lors de sa visite de la serre, Lipman s'est arrêté à un moment donné afin de bien vouloir rejeter les variétés familiales. Il admet que ce sont d'excellentes tomates, mais "elles donnent une récolte très raifort". D'après ma propre expérience, je peux confirmer que les variétés familiales sont trop pointilleuses et peu productives, et ont également un système immunitaire médiocre - pour la plupart, elles vous dérangent, au moins lors de la culture dans un jardin. Ils commencent à grandir comme un boulon usainà une centaine de mètres, puis se transforment en plantes épuisées et flétries, souffrant de toutes sortes de maladies, de champignons et de parasites, avec des feuilles brunes qui tombent. Il serait tentant d'utiliser la nouvelle technologie pour les éditer. Kli "a hâte d'éditer les gènes dans les jardins." Il pense que les jardiniers comme moi peuvent accepter l'argument selon lequel les tomates génétiquement modifiées ne sont pas des OGM.«Et si nous vous donnions une variété de brandyvine avec une teneur élevée en lycopène, une longue durée de conservation et des buissons plus compacts? M'a demandé Kli. "Je peux tout faire dès maintenant en désactivant les gènes grâce à l'édition." Et je pourrais vous donner quelque chose qui est presque identique au vin de brandy, seulement une demi-croissance, et avec des fruits qui ne se relâchent pas pendant la journée, et en plus, une couleur rouge foncé due au lycopène. Pourriez-vous développer cela? ""Naturellement!" Lui dis-je."Je pense que tout le monde le ferait grandir", a-t-il déclaré. «Je pense que ce serait une excellente occasion d'éduquer les jardiniers sur la composition de la méthode de sélection.»Tout le monde ne sera pas d'accord avec Kli (ou moi). Voitas, un pionnier de l'édition des gènes des plantes, a ri quand je lui ai posé des questions sur l'édition génétique des variétés familiales. «En partie parce que ce sont des variétés familiales. Autrement dit, le nom suggère qu'il s'agit d'une sorte de valeur du passé. Et pas quelque chose de nouveau, de technologique. » Un peu plus près du sujet, il m'a rappelé les prix "scandaleux" de la licence de technologie d'édition de gènes. "Par conséquent, votre idée de tomates familiales éditées ne sera jamais financièrement intéressante pour que quelqu'un paie pour une licence."En bout de ligne: les tomates génétiquement modifiées, apparemment, sont déjà en route vers le marché. Mais les tomates au goût amélioré dans un avenir proche ne valent pas la peine d'attendre.Début juin, Zack Lipman est retourné à l'agriculture. Par un après-midi ensoleillé, il semblait au début, lui et une douzaine de collègues ont transplanté environ 8 000 tomates génétiquement modifiées dans un champ sur le terrain du laboratoire de Cold Spring Harbor. Il y avait de nombreux mutants familiers - sans nodule, auto-coupants, insensibles à la lumière. "Plantez plus profondément!" Il a crié, et l'équipe a accéléré, essayant d'enraciner les semis dans le sol sous un ciel soudainement sombre.Le sort final des tomates génétiquement modifiées est aussi imprévisible que la météo, mais le sort de ces tomates spécifiques est moins mystérieux. Lipman les ramène souvent à la maison. «J'ai déjà mangé beaucoup de tomates génétiquement modifiées, oui», dit-il en riant. Il n'est pas surprenant qu'il n'y trouve pas de différences par rapport à celles ordinaires. "Ce ne sont pas des OGM", insiste-t-il. - Le résultat est l'équivalent complet d'une mutation naturelle. Alors pourquoi ne pas les manger? Ce n'est qu'une des milliers ou des millions de mutations qui sont capables ou incapables d'affecter la santé de la plante - et nous les mangeons! »