Manusia butuh ribuan tahun untuk mengeluarkan tomat yang indah dan berair dari tanaman dengan buah seukuran kacang polong. Sekarang, dengan pengeditan gen, para ilmuwan dapat mengubah segalanya.
Seperti petani yang menghargai diri sendiri, Zachary Lipman menggerutu tentang cuaca. Diikat dengan kuat, dengan rambut pendek dan janggut, Lipman berdiri di rumah kaca di tengah Long Island, dikelilingi oleh tumbuh-tumbuhan yang subur dan subur. "Oh, jangan tanya," katanya tentang musim semi yang keras dan terlambat. Itu Selasa pertengahan April, tetapi ramalan itu berbicara tentang kemungkinan turunnya salju, dan angin dingin bertiup di seluruh pulau. Ini bukan cuaca yang mengingatkan pikiran tomat musim panas. Tapi Lipman memikirkan masa depan,
Hari Peringatan [Senin terakhir bulan Mei / sekitar. trans.] ketika ribuan bibit tomat yang ditanam dengan hati-hati akan dipindahkan dari rumah kaca ke tanah subur di Long Island. Dia berharap cuaca akhirnya akan berubah.
Meskipun ia bekerja di sebuah pertanian saat remaja dan masih memiliki ikatan romantis dengan tanah itu, Lipman bukan seorang petani. Dia adalah seorang ahli botani di Cold Spring Harbor Laboratory di New York, mempelajari genetika dan pengembangan tanaman. Dan semua tanaman rumah kaca ini bukan tomat biasa.
Memperkenalkan saya pada rekannya yang biasa, Charlie (persilangan yang ramah dan lengah antara Labrador dan Rottweiler), Lipman membawa saya melewati ratusan tanaman yang menikmati suhu 27 º C sehari, kelembaban 40 hingga 60%, merangsang mereka untuk fotosintesis 14 jam menggunakan
lampu pelepasan natrium tekanan tinggi . Beberapa tanaman hampir tidak tumbuh kecambah; yang lain baru saja mulai mengungkap ciri-ciri bunga kuning mereka, memberi bayangan buah-buah masa depan; dan beberapa sudah hampir matang, dan buah-buah merahnya menuangkan berat.
Rumah kaca ini dibedakan oleh fakta bahwa 90% dari tanamannya secara genetik dimodifikasi menggunakan teknologi penyuntingan gen ajaib yang dikenal sebagai
Crispr / Cas-9 - yang membuatnya mungkin menjadi pusat revolusi dalam botani yang selamanya dapat mengubah masa depan tidak hanya tomat, tetapi dan banyak tanaman pangan lainnya. Lipman dan Joyce van Ek, mitra lamanya di Institut Boyce Thompson di Ithaca, New York, adalah anggota pasukan peneliti kecil yang menggunakan pengeditan gen untuk mengubah tomat menjadi tikus laboratorium botani. Di rumah kaca ini, Crispr adalah kata kerja, setiap tanaman adalah eksperimen, dan mutan bukanlah kata yang buruk.
Lipman pergi ke belakang gedung dan menunjuk ke berbagai tomat dari varietas besar khusus - salah satu opsi komersial yang dijual di supermarket, dan bukan di pasar petani. Tanaman ini, yang berumur sekitar dua bulan, membungkuk di bawah buah-buahan besar yang hampir masak. Itu adalah mutan, seperti yang dijelaskan Lipman, yang mereka sebut "Node." Kebanyakan tomat di tangkai dekat tempat janin terbentuk memiliki akumulasi jaringan yang bengkak, satu simpul. Ketika tomat matang, ia berkata pada dirinya sendiri, seperti yang dikatakan Lipman, "OK, saya sudah matang - saatnya untuk jatuh", sel-sel simpul menerima sinyal untuk mati, dan melepaskan tomat. Jadi alam menyebarkan biji tomat; tetapi simpul ini selalu menjadi masalah yang tidak menyenangkan di pertanian, karena meninggalkan sebagian batang yang membuat lubang pada buah yang dipanen secara mekanis. Tomat bebas simpul, dari mana batang akar dapat dicabik, diperoleh dan ditanam untuk penggunaan komersial, tetapi seringkali mereka menunjukkan efek samping. Versi yang dimodifikasi secara genetik ini menghindari konsekuensi pemuliaan tradisional yang tidak diinginkan. "Sekarang kita bisa menggunakan Crispr untuk bekerja secara langsung dengan gen, memotongnya dengan gunting molekuler, yang mengarah pada mutasi," kata Lipman. "Dan voila: properti tanpa kunci dari semua varietas yang kamu butuhkan."
Kami melanjutkan ke beberapa contoh Physalis pruinosa, kerabat dari
physalis sayuran , menghasilkan buah-buahan kecil dan juicy dari physalis. Tumbuhan ini belum dapat dijinakkan, dan Lipman menggambarkan versi liar sebagai "monster": tinggi, tidak rapi dan serakah, memberikan satu buah yang menyedihkan per pucuk. Physalis tumbuh di sebelahnya, di mana para ilmuwan menyebabkan mutasi yang disebut "pemotongan diri." Itu dua kali lebih rendah, tidak begitu lebat, dan pada setiap proses lima sampai enam buah dipamerkan. Lipman merobek satu buah dari mutan dan menawarkannya padaku.
"Cium dulu," tanyanya. "Nikmati aromanya." Baunya eksotis dan sedikit tropis. Aku memasukkannya ke dalam mulutku dan menggigitnya, mendapatkan ledakan selera yang berbeda. Seperti tomat sejenisnya, rasanya ternyata misterius, diolesi dengan rasa manis dan asam, dihiasi dengan komponen yang mudah menguap yang menemukan hidung saya dan melengkapi rasanya.
"Kamu baru saja makan tanaman yang sudah diedit," kata Lipman sambil tersenyum. "Tapi jangan terlalu khawatir."
Zach Lipman di antara tomat yang diedit
Bush Tomat yang Diedit Secara GenetikLipman, seperti kebanyakan ilmuwan, percaya bahwa tanaman yang dimodifikasi secara genetik aman. Tapi senyum nakalnya mengakui bahwa tidak semua orang menganggap teknologi ini tidak berbahaya. Ada banyak kekhawatiran terkait dengan pengeditan genetik tanaman. Tanaman transgenik, seperti jagung atau kedelai, telah menembus makanan, pakan ternak, dan biofuel selama bertahun-tahun, dan pertempuran di sekitarnya telah memecah belah masyarakat di Amerika Serikat dan negara-negara lain. Revolusi Crispr sedang menciptakan kembali, atau bahkan menghidupkan kembali perdebatan ini. Sebagian besar tanaman yang ada saat ini diedit melalui pemindahan gen (melalui mutasi), dan bukan melalui pengenalan sekuens genetik yang diambil dari spesies lain, seperti pada generasi pertama modifikasi genetik, yang menciptakan ketakutan pada Frankensted dan pencemaran lingkungan. Justru karena penyuntingan sekarang dilakukan dengan menghapus alih-alih menambahkan, para ilmuwan berpendapat bahwa bentuk penyuntingan gen saat ini meniru mutasi yang terjadi selama pemuliaan pertanian klasik. Perbedaan ini mungkin tidak meyakinkan pengkritik, tetapi itu meyakinkan regulator negara; kedelai dan kentang yang dimodifikasi secara genetik sudah tumbuh, dan Maret lalu Departemen Pertanian AS mengumumkan bahwa tanaman yang diperoleh melalui penyuntingan genetik "tidak dapat dibedakan" dari yang diperoleh melalui seleksi tradisional dan tidak "memerlukan pengawasan negara."
Masa depan makanan penuh dengan pertanyaan: bagaimana memberi makan 9 miliar mulut, bagaimana bertani di era ketidakpastian iklim yang belum pernah terjadi sebelumnya, bagaimana membuat makanan yang lebih persisten dan bergizi bagi masyarakat yang khawatir tentang teknologi baru. Ahli botani sudah menggunakan Crispr dan teknologi terkait untuk secara radikal mengubah tanaman - mereka mengedit gandum untuk mengurangi kandungan glutennya, kedelai untuk menghasilkan mentega yang lebih sehat, jagung untuk meningkatkan hasil panen, kentang untuk meningkatkan penyimpanan (dan mengurangi limbah karsinogenik selama memasak). Laboratorium industri dan ilmiah sedang mengembangkan alat penyuntingan baru yang dapat secara serius mempengaruhi makanan yang kita semua makan. Namun, kemampuan yang baru ditemukan ini untuk mengubah makanan bertepatan dengan konsolidasi pertanian menjadi tiga megaconglomerate. Perusahaan-perusahaan ini memiliki sarana untuk meluncurkan teknologi baru. Pertanyaannya adalah mengapa mereka akan menggunakannya.
Kedelai, kentang, dan jagung secara diam-diam berintegrasi ke dalam rantai makanan, tetapi tomat menambahkan tanda seru merah besar ke dalam perdebatan saat ini. Mungkin tidak ada tanaman pangan lain yang bisa lebih simbolis, mengingat apa yang dipertaruhkan dalam hal pertanian, biologi, budaya dan menanam makanan rumahan. Tomat - raja pasar petani, mutiara taman rumah, alfa-sayuran
lokavorov . Di rumah kaca Lipman, hanya ada beberapa pilihan untuk bagaimana gen penyuntingan telah mengubah tomat - ia memiliki tanaman yang mekar lebih awal, mengabaikan ada atau tidak adanya penerangan, menempati area yang lebih kecil, menempatkan beberapa buah pada batang sekaligus.
Bagi orang-orang yang suka makan atau menanam tomat (saya dari kedua kategori), penampilan Crispr menyebabkan sinisme dan harapan memusingkan untuk masa depan sayuran kita tercinta. Sinisme muncul karena sebagian besar upaya ilmiah praktis mengabadikan rasa segar tomat yang ditanam secara komersial. Dalam arti tertentu, ini hanyalah tanda kemenangan produsen makanan yang mencari panen lebih besar dengan uang lebih sedikit dibandingkan dengan selera konsumen yang diberi rasa dan nutrisi. (Harry Klee, pakar tomat di Universitas Florida, mengatakan bahwa ukuran tomat yang ideal untuk industri harus sama persis dengan ukuran hamburger McDonald's.) Dan harapan - karena ada sesuatu yang menggugah minat dalam menggunakan teknologi baru ini untuk menjaga ledakan
varietas tomat
keluarga yang lezat, manis dan asam dalam tanaman yang lebih tahan terhadap penyakit.
Setelah berjalan-jalan dengan Lipman melalui kebun mutasinya yang dibuat oleh seorang pria, saya tidak bisa tidak bertanya apakah varietas keluarga yang saya coba tanam sendiri setiap tahun akan terima dari gunting Crispr.
"Kami tidak mengedit jenis keluarga," kata Lipman. - Sampai jumpa. Tapi ini sudah dalam pengembangan. Mereka bisa mendapat manfaat dari tweak kecil. ”
Tomat memanjakan dan membuat fotosintesis di Boyce Thompson InstituteIni adalah cerita tentang tomat. Tetapi juga, seperti semua kisah pertanian, ada cerita tentang mutasi, baik mutasi "alami" dan buatan manusia, kelicikan, tak terlihat dan mutasi yang terlalu aneh yang dibuat di laboratorium awal tahun ini, dan yang bisa terjadi 10.000 tahun kembali, seperti yang mengubah
Solanum pimpinellifolium (tomat kismis), gulma abadi yang menghasilkan buah seukuran kacang polong dan tumbuh di pantai Pasifik di Peru dan Ekuador, menjadi buah-buahan indah dan besar dari varietas keluarga yang tumbuh di kebun Anda. Kamus budaya kami meninggalkan kata "mutasi" hanya makna yang mengejek, tetapi jika Anda berpikir kata ini buruk, Anda mungkin tidak boleh membaca lebih lanjut - dan jangan makan makanan nabati. Prinsip dasar pemuliaan tanaman adalah mengambil keuntungan dari perubahan genetik, mutasi, terlepas dari apakah mutasi ini disebabkan oleh sinar matahari, sinar-X atau Crispr. Seperti yang dikatakan Klee, "Saya tidak tahu satu pun tanaman pangan yang dapat ditemukan di supermarket yang tidak berubah secara dramatis dibandingkan dengan versi yang tumbuh liar."
Setiap tukang kebun, secara sukarela atau tidak, adalah spesialis dalam mutasi. Semua varietas tomat keluarga - Brandywine berkulit tipis, Joan Flamm yang aprikot-cerah, Black Crimea kehijauan, dan Bernese Rose kesayangan saya, kemerahan dan rasanya yang lezat - adalah produk mutasi berkualitas rendah yang sudah lama ada.
Situs penelitian di Cold Spring Harbor, tempat sekitar 8.000 tanaman yang diedit secara genetik tumbuhSetiap musim semi saya duduk di lantai dengan seikat pot berisi gambut dan tanah awal, dan dengan canggung memeras benih varietas di atas ke tanah perawan. Istri saya bertanya-tanya mengapa saya tidak harus segera membeli bibit siap pakai di pasar, seperti orang lain, tetapi saya masih belum terlalu senang dengan kekanak-kanakan saya menyaksikan bagaimana sepotong kecil DNA tanaman, dikelilingi oleh cangkang keras benih, berubah menjadi tanaman satu setengah meter yang mengeluarkannya tanpa cela. hadiah. Tukang kebun - ahli biologi otodidak pertama - tahu kegembiraan ini. Seperti Lipman. Begitulah cara dia melakukan penyuntingan genetik tomat.
Lipman tumbuh di Milford, Connecticut. Ayahnya mengajar bahasa ibu, dan ibunya bekerja di bidang perawatan kesehatan. Di antara ingatannya yang paling awal adalah kunjungan ke pertanian terdekat dengan ayahnya, pada usia 6-7, ketika ia mengumpulkan labu yang tergeletak di sana-sini, dengan bentuk dan warna yang menakjubkan.
Ladang labu ini milik pertanian Robert Trit, dan ketika Lipman berusia 13 tahun, ia mulai bekerja di sana setiap musim panas, menumbuhkan kecintaannya pada tanaman. Ketika dia lulus dari sekolah menengah pada tahun 1996, dia memutuskan untuk mempelajari pemuliaan tanaman dan genetika, pertama di Cornell University, dan kemudian di Cold Spring Harbor, di mana dia membela doktornya, dan sekarang bekerja sebagai peneliti di Howard Hughes Medical Institute.
Kantor Lipman adalah kuil tomat. Di dinding ada label lama dengan tomat kalengan dan kartu pos dengan tomat besar yang tidak realistis, dan di atas meja, dalam kotak-kotak tua, di baki kayu dan lemari plastik di dinding, ribuan amplop coklat kecil disimpan dengan biji yang ditandai dengan tahun dan kelas. Peninggalan yang paling khas adalah tepat di pintu - reproduksi besar dalam bingkai dari buku abad ke-16 oleh
Pietro Andrea Mattioli , yang dianggap sebagai gambar berwarna tertua dari tomat yang dibuat segera setelah ekspansi Spanyol ke Amerika. Bagi ahli genetika seperti Lipman, gambar Mattioli sangat penting karena menunjukkan bahwa penduduk Amerika pra-Kolombia dapat mengenali mutasi tomat yang bermanfaat - mereka telah mengubah buah liar kecil menjadi besar dan emas.
Benih disimpan dalam kotak dan kemudian ditanam.Sampai tahun 1930-an, para ahli pertanian mengandalkan teknologi yang sama dengan petani tomat pertama di Amerika Utara: dengan sabar menunggu alam untuk menghasilkan mutasi yang menguntungkan, dapat mengenali properti yang bermanfaat (misalnya, buah-buahan yang lebih besar), dan buat variasi baru dengan properti ini dengan memilih strain bermutasi dan menyebarkannya. Dengan kata lain, pertanian selalu mendukung seleksi tidak wajar - pilihan seseorang atas beberapa mutasi dan penolakan terhadap orang lain. Selama Perang Dunia II, ahli biologi mempercepat proses ini dengan sengaja mendorong mutasi pada biji menggunakan bahan kimia, sinar-x, dan radiasi lainnya. Tetapi dalam kasus ini, prosesnya lambat. Pemilihan properti yang diinginkan dapat dengan mudah diregangkan selama sepuluh tahun.
Semuanya mulai berubah pada tahun 2012, tahun yang penting bagi tomat. Pada bulan Mei tahun itu, spesialis genetika tanaman menyelesaikan proyek genom tomat - mereka menguraikan seluruh urutan DNA, semua 900 juta pasangan berpasangan pada 12 kromosom. Kemudian pada bulan Juni, sebuah kelompok yang dipimpin oleh Jennifer Dudna dari University of California di Berkeley menerbitkan karya pertama tentang teknologi pengeditan gen baru, Crispr, yang segera diikuti oleh kelompok-kelompok dari Broad Institute di MIT dan Harvard. Kedua aliran penelitian ini saling bersaing untuk mencari tahu apakah teknologi baru tersebut bekerja dengan pabrik.
Segera setelah informasi tentang Crispr muncul, Lipman berpikir: “Apakah mungkin untuk menerapkannya pada tomat? Maju, jika mungkin. " Itu perlu untuk segera melakukan percobaan dengan gen tomat, yang dapat membuktikan efektivitas Crispr tanpa penundaan. Gen apa yang ditargetkan oleh Lipman dan van Ekk? Tidak ada yang akan memperbaiki ukuran atau bentuk janin, karena itu akan memakan banyak waktu, dan van Ekk tidak sabar. "Saya tidak ingin dia ditanam di rumah kaca dan menunggu sampai dia dewasa," katanya kepada Lipman. "Aku ingin kita melihat sesuatu di piring Petri." Jadi mereka memilih gen yang sama sekali tidak berguna secara ekonomi, dan bahkan kurang berguna dari sudut pandang konsumen. Itu adalah gen aneh yang, sebagai akibat mutasi, menghasilkan daun tomat yang dimutilasi yang terlihat seperti jarum. Versi bermutasi disebut "kawat".
Mutasi kawat sangat tidak diketahui sehingga van Ekk harus menggali sebuah karya dari tahun 1928 yang menggambarkannya untuk memahami apa yang perlu dicari. Untuk setiap mutasi yang menggunakan teknologi Crispr, diperlukan alat khusus yang disebut "konstruk" -
RNA penuntun yang memungkinkan Anda menargetkan gen tomat tertentu dan enzim yang menyertainya, yang memotong DNA tanaman di tempat yang tepat. Dalam hal ini, Lipman mengembangkan konstruksi yang menargetkan gen kawat dan memotongnya. Sebenarnya, mutasi bukan disebabkan oleh teknologi Crispr, tetapi oleh pabrik itu sendiri, berusaha menyembuhkan luka. Van Ek menggunakan bakteri yang menginfeksi tanaman dengan sempurna untuk membawa mutasi Crispr ke dalam sel tomat. Setelah mutasi, sel-sel ini dipindahkan ke cawan Petri, di mana mereka mulai berkembang, sehingga menimbulkan tanaman. Van Ekk masih harus menunggu beberapa bulan sebelum sel-sel tomat berubah menjadi kecambah dan menumbuhkan tunas dengan daun, tetapi penantian itu sepadan.
“Saya masih ingat melihat daun pertama,” kenangnya. Mereka dipelintir menjadi seperti jarum. "Manis sekali, itu berhasil!" Dia menangis, dan bergegas menyusuri koridor lembaga, memberi tahu semua orang yang siap mendengarkannya. "Aku ada di pleton, karena, yah, apa yang sebenarnya berhasil pertama kali?"
Mereka tidak hanya menunjukkan bahwa Crispr mampu menyebabkan perubahan sifat bawaan pada tanaman pangan, tetapi juga menerima hasilnya dalam beberapa bulan, bukan satu tahun. Mereka tahu bahwa proses yang sama, pada prinsipnya, dapat digunakan untuk mengedit, dengan akurasi ekstrem dan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya, gen apa pun dalam budaya apa pun.
Segera setelah mereka yakin bahwa semuanya berhasil, Lipman dan van Ekk mulai "menggerogoti" semua properti yang hanya ingin mereka pelajari selama 15 tahun terakhir. Salah satu dari mereka telah menjadi milik yang tak dapat ditundukkan. Selama 60 tahun, para peneliti telah mencoba untuk memecahkan masalah memiliki simpul pada tunas tomat.
Budidaya tomat dalam skala besar - di California saja menghasilkan lebih dari 10 juta ton per tahun - membutuhkan perakitan mekanis, dan batang tomat yang menusuk buah membuat tugas lebih sulit dan menambah jumlah limbah. Lipman, yang mempelajari arsitektur tanaman, tahu bahwa banyak varietas tomat tanpa simpul menghasilkan terlalu banyak tunas dan mengurangi hasil. Dia menemukan bahwa efek samping ini adalah hasil seleksi tradisional: ketika peternak memilih mutasi tanpa simpul, mereka juga menerima percabangan yang tidak perlu karena interaksi mutasi yang kompleks. Seleksi tradisional memberi efek samping lain - buah dari bentuk yang tidak biasa - karena proses pemilihan tanaman tanpa nodul menarik sepotong DNA dengan mutasi yang tidak perlu.Jika Lipman dapat menggunakan Crispr untuk menghasilkan mutasi tanpa simpul, tanpa menghilangkan efek berbahaya yang terkait dengan pemuliaan tradisional, ini akan menjadi terobosan bagi petani. Dia dan van Ekk harus menunggu lebih lama daripada dalam kasus daun berbentuk jarum, tetapi pada Maret 2016, Lipman telah menanam tomat di rumah kaca. Mereka menerbitkan sebuah makalah di majalah Cell pada musim semi 2017, dan Lipman berbagi alat pengeditan gen dengan Klee dan University of Florida. Maret lalu, Klee dan timnya mendaratkan beberapa mutan nodal yang diedit secara genetik dari varietas Florida 8059 dalam bidang percobaan di utara Gainesville.
Joyce van Ekk melihat dedaunan dari bibit tomat kecil, dan menyadari bahwa percobaan itu berhasilMari kita kembali ke kenyataan brutal: terlepas dari semua hype yang terkait dengan revolusi dalam pengeditan gen, selama beberapa tahun terakhir, teknologi ini telah menemukan tidak hanya sukses, tetapi juga keterbatasan. Para ilmuwan akan memberi tahu Anda bahwa Crispr sangat bagus dalam mematikan gen. Tetapi menggunakannya untuk memasukkan gen baru, seperti yang disarankan banyak orang, untuk "menimpa" garis genetik seseorang, hewan atau tumbuhan, tidaklah sesederhana itu. "Crispr bukanlah solusi satu atap untuk semuanya," kata Dan Voitas dari University of Minnesota, salah satu pelopor pengeditan gen pertanian. Terlebih lagi, genom sangat kompleks, bahkan pada tanaman. Sama seperti selusin pegangan di radio stereo dapat menghasilkan suara satu lagu, banyak elemen genetik mengontrol efek dari satu gen.Kompleksitas yang mengecewakan mengilhami lab Lipman untuk trik rumit dalam pengeditan gen. "Aku ingat aku harus punya catatan di sini," kata Lipman, menunjuk ke keyboard. Catatan itu hanya mengatakan: " Promotor CRISPR".Pada tumbuhan, seperti pada hewan (dan manusia), bagian dari DNA terletak di luar segmen gen yang mengkode protein dan mengatur hasilnya. Urutan nukleotida ini disebut promotor, dan mengatur berbagai tingkat keluaran - seperti volume - untuk gen tertentu. Bagaimana jika, kelompok Lipman bertanya pada diri sendiri, dapatkah Crispr digunakan untuk menyesuaikan volume gen tertentu dengan memelintir atau memuntirnya seperti pegangan radio dengan memutasi promotor di tempat yang berbeda?Rumah kaca Long Island dipenuhi dengan contoh-contoh tentang apa yang terjadi. Daniel Rodriguez-Lial dan rekan-rekannya dari lab Lipman menerbitkan sebuah artikel di Cell tentang penemuannya: melalui mutasi pada promotor gen pemangkasan diri di berbagai tempat, mereka dapat mengatur hasilnya, membuat perubahan kecil tapi penting. Dengan menggunakan Crispr untuk membuat gen dalam jumlah yang bervariasi, para ilmuwan, menurut Lipman, dapat menemukan versi tanaman yang lebih baik dibandingkan dengan yang ditawarkan oleh alam.Namun, ditingkatkan dari sudut pandang siapa? Salah satu ungkapan favorit Lipman adalah "mean emas". Ini menunjukkan keseimbangan genetik, mengamati yang, Anda bisa mendapatkan properti yang Anda butuhkan untuk pertanian tanpa merusak fitur yang diperlukan seperti bau atau bentuk. "Sekarang kita dapat mulai berpikir tentang mengambil varietas tomat terbaik kita dan membuatnya mekar lebih cepat sehingga mereka dapat ditanam di garis lintang lebih dekat ke utara, di mana musim panas lebih pendek," katanya. - Kita dapat mulai memikirkan jenis-jenis tanaman baru, versi baru tanaman pangan yang ada yang cocok untuk penanaman perkotaan, seperti rumah kaca multi-tingkat yang dilakukan orang di gudang yang ditinggalkan. Adaptasi tanaman sehingga menjadi lebih kompak, mekar lebih cepat, dalam kondisi yang sangat kompak menghasilkan buah dengan ukuran dan kuantitas yang tepat,setara dengan pertanian rumah kaca, hanya saat menggunakan lampu LED. " Karena setiap gen tanaman memiliki promotornya sendiri, penyesuaian genetik seperti itu dapat dilakukan untuk hampir semua tanaman pangan.Pemangkasan adalah salah satu cara biolog mengubah tomat. Tahun lalu, para peneliti dari Laboratorium Sainesbury di Inggris secara genetik mengedit varietas Moneymaker untuk membuatnya tahan terhadap jamur tepung.dan tim peneliti Jepang baru-baru ini memproduksi tomat tanpa biji. Pada hari Mei itu, ketika saya menanam benih tomat keluarga saya, saya mengobrol di Skype dengan dua ahli botani dari Brasil yang membawa pengeditan genetik tomat ke tingkat yang baru. Bersama-sama dengan laboratorium Wojtas dari University of Minnesota, Augustine Szogon dari University of Visoso dan Lazaro Perez dari University of São Paulo memperoleh tomat liar, nenek moyang semua varietas yang dijinakkan saat ini, dengan rekayasa terbalik. Alih-alih memotong tomat peliharaan, mereka kembali ke langkah pertama - tanaman liar - dan menggunakan Crispr untuk mematikan beberapa gen sekaligus. Alhasil, alih-alih gulma lebat, tomat yang diedit secara genetika menjadi padat dan luas, bukannya buah seukuran kacang polong, tomat menjadi seukuran ceri.Budaya yang diedit juga ternyata lebihlikopen , antioksidan penting daripada varietas tomat lain yang dikenal. Proses ini dikenal sebagai "domestikasi baru"."Kami tidak pergi dari kacang ke ukuran besar, tetapi pergi dari kacang ke ceri," Szogon menggambarkan upaya pertama ini. Dan bagaimana rasanya? "Hebat!" - Peres berpendapat, dengan prinsip yang sama, Lipman dan van Ekk menjinakkan physalis liar, berharap bahwa ia akan bergabung dengan blueberry dan stroberi sebagai salah satu tanaman berry dasar.Pendekatan domestikasi baru seperti itu menarik karena mengambil manfaat penuh dari "kebijaksanaan" akumulasi tanaman liar. Selama puluhan ribu tahun evolusi, tanaman liar memperoleh resistensi dan daya tahan, ketahanan terhadap penyakit dan stres. Domestikasi menghilangkan beberapa sifat ini. Karena fitur ini biasanya tergantung pada seluruh set gen, kata Perez, akan sangat sulit untuk memperkenalkan mereka ke dalam tomat yang sudah didomestikasi menggunakan Crispr atau teknologi lainnya. Dan pendekatan ini memungkinkan penggunaan sifat ekstrem lainnya. Perez ingin "mendomestikasi" pandangan liar dari Galapagos, mampu mentolerir kondisi ekstrem seperti salinitas tinggi dan kekeringan - sifat-sifat tersebut di masa depan dapat memastikan keamanan budaya dalam menghadapi fluktuasi iklim.Kenaikan suhu. Perubahan musim pertumbuhan. Pertumbuhan populasi. Konsekuensi penggunaan berlebihan herbisida . Bagaimana jika mengedit gen membantu, misalnya, memasukkan gen yang meningkatkan ketahanan terhadap penyakit, yang membantu mengurangi penggunaan pestisida ? - tanya Lipman. "Maka itu bukan hanya menanam makanan untuk seluruh dunia, tetapi juga melindungi planet ini."
Lipman di sebelah rumah kaca tomat.Semua botani baru ini - penonaktifan gen, tuning promotor, domestikasi baru - disiplin kreatif luar biasa yang berkembang sangat cepat. Tetapi, cepat atau lambat, seseorang harus membicarakan sisi sebaliknya. Apakah konsumen ingin makan tomat ini? Akankah Crispr sayuran dan biji-bijian hanya menjadi "GMO baru," seperti yang diyakini oleh beberapa ahli lingkungan, atau pada dasarnya tanaman yang diedit secara genetik berbeda dari yang biasa? "Ini adalah awal dari percakapan baru," kata Lipman.Pembicaraan lama itu sarkastik dan emosional. Produk Monsanto Asli yang Dimodifikasi Secara Genetikadalah "transgenik," yaitu, ahli biologi memasukkan DNA alien dari spesies lain ke dalam tanaman. Pengeditan gen jauh lebih seperti bentuk mutagenesis lama seperti radiasi dan bahan kimia, tetapi tidak begitu sistematis. Alih-alih menghasilkan mutasi acak, Crispr menargetkan gen tertentu. (Saat mengedit, dimungkinkan untuk dilewatkan, meskipun Lipman belum menemukan kasus seperti itu). Itulah sebabnya para ahli botani sangat haus akan penggunaan teknologi ini, dan karena itu Departemen Pertanian AS menganggap tanaman yang diedit mirip dengan mutagen awal, dan tidak memerlukan peraturan khusus. (Dalam hal menambahkan gen baru ke tanaman, kementerian memutuskan untuk mempertimbangkan setiap kasus secara terpisah). Beberapa negara Eropa telah melarang GMO,dan Uni Eropa belum membuat keputusan akhir tentang tanaman yang diedit secara genetik.Meskipun banyak penelitian belum dapat mendeteksi ancaman transgenik terhadap kesehatan manusia, publik masih ragu. Sebuah survei tahun 2016 menunjukkan bahwa 39% orang Amerika percaya bahwa makanan yang dimodifikasi secara genetik kurang sehat daripada makanan biasa, dan bahkan di rumah Lipman, istrinya sendiri pada awalnya lebih suka untuk tidak makan tomatnya yang diedit secara genetik.Ada alasan lain mengapa makanan yang dimodifikasi secara genetik mencurigakan. Upaya awal Monsanto untuk menghasilkan GMO menggunakan teknologi revolusioner untuk tidak menghasilkan makanan yang lebih sehat atau tahan lama, dan untuk mengumpulkan kedelai dan jagung menjadi herbisida milik Roundup.". Promosi agresif perusahaan terhadap produk yang melayani tujuannya sendiri telah diakui sebagai bencana hubungan masyarakat.Agribisnis besar berusaha memanfaatkan pengeditan gen. Keributan aliansi baru-baru ini telah menyebabkan munculnya tiga raksasa multinasional pertanian global: Bayer (yang menyelesaikan pengambilalihan Monsanto tahun ini), DowDuPont (setelah penggabungan baru-baru ini dari Dupont dengan Dow Chemical) dan Syngenta (yang dibeli tahun lalu oleh gen penyunting perusahaan besar China, ChemChina) . Masalah kekayaan intelektual mungkin lebih kompleks daripada genetika tanaman. Paten pertanian utama untuk Crispr adalah milik lembaga Broad dan DuPont Pioneer, dan kedua perusahaan bekerja sama pada musim gugur yang lalu untuk membuat lisensi untuk penerapan teknologi dalam pertanian (ketiga teknologi berlisensi raksasa). Menurut sumberHak untuk menggunakan Crispr dalam pertanian komersial menyiratkan pembayaran di muka, pengurangan tahunan dari penjualan dan kondisi lainnya.Dan kemudian mengedit gen menemukan ekonomi pertanian yang sengit. Para ilmuwan dapat melakukan penelitian Crispr tanpa membayar lisensi. Tapi itu saja. "Saya tidak bisa mengembangkan produk dan mulai menjualnya," kata Lipman. Pengembangan komersial memerlukan pembayaran lisensi - yang hanya terjangkau untuk perusahaan agribisnis kaya.Ada beberapa perusahaan biotek kecil yang berusaha menghindari kepemilikan besar dan masalah kekayaan intelektual. Calyxt, sebuah startup berbasis di Minnesota yang co-founder-nya Wojtas telah terima, telah disetujui oleh Departemen Pertanian AS untuk menanam beberapa tanaman yang dibuat menggunakan teknologi penyuntingan gen yang lebih awal dan lebih kompleks, TALENs. Lipman menyarankan startup di Massachusetts, Inari. St Louis Benson Hill Biosystems bekerja untuk meningkatkan produktivitas tanaman dengan gunting genetik baru yang dipatenkan, yang ia sebut Crispr 3.0. Tetapi CEO Matthew Crisp (ya, itulah namanya) mengklaim bahwa undang-undang kekayaan intelektual "berlumpur" menghambat inovasi. Mitra Benson Hill dan pemegang lisensi di masa depan, katanya, mengeluh bahwa hak komersial untuk teknologi pengeditan gen Crispr "terlalu mahal, terlalu membebani, atau terlalu kabur." Penemuan enzim baru untuk pengeditan gen atau inovasi lainnya dapat lebih membingungkan lanskap paten. Seperti yang dikatakan salah satu sumber, "ini berantakan, dan situasinya hanya akan memburuk."Itulah sebabnya begitu banyak perhatian difokuskan pada startup baru, Pairwise Plants, di mana Monsanto berkolaborasi dengan beberapa perintis Crispr dari Broad Institute. Dalam pernyataan yang dibuat baru-baru ini kepada Bloomberg, Tom Adams, mantan wakil presiden Monsanto, menekankan bagaimana budaya baru "benar-benar baik untuk orang-orang," yang cukup mengejutkan. "Monsanto tidak berbicara bahasa seperti itu," kata Voitas. Silsilah Monsanto menjadi perhatian bagi beberapa kutu buku. “Pertanyaannya adalah: mereka memiliki bagasi besar terkait penerimaan konsumen,” kata Lipman. "Dan jika mereka mengacau di sini, mereka akan merusak segalanya untuk orang lain." Semua orang hanya menahan nafas. "
Nampan untuk berkecambah biji tomat
Sprouts Physalis pruinosa di Boyce Thompson Institute di IthacaIni pertanyaan yang lebih sederhana untuk Anda: bagaimana dengan rasa? Ketika saya bertanya kepada Harry Klee apakah dia telah mencoba salah satu dari 8059 kultivar tanpa akar yang dia tumbuh, dia tertawa dan berkata bahwa dia tidak mendapatkannya. "Kita tahu bahwa Florida 8059, pada prinsipnya, tidak memiliki selera seperti itu." Meningkatkan rasa tomat selalu memainkan biola kedua dalam ekonomi pasar. Sebagian besar tomat Florida tumbuh di industri makanan - "McDonald's dan subwoofer," kata Klee. "Kenyataan yang menyedihkan adalah bahwa industri ini tidak berusaha mengeluarkan tomat yang lebih enak." Kli suka berbicara tentang rasa - dia memimpin kelompok yang telah mengidentifikasi beberapa lusin situs genetik yang bertanggung jawab atas rasa tomat yang luar biasa. "Kami benar-benar tahu cara memberi tomat yang lebih manis dan lebih enak," katanya. Tetapi tomat seperti itu tidak menarik secara ekonomi."Petani tidak akan menerimanya."Dan bagaimana dengan konsumen? Apakah mereka akan mengambil tomat yang diedit secara genetik jika rasanya lebih enak? Atau, ulangi lagi, akankah penistaan agama menjadi penyuntingan varietas keluarga?Selama turnya di rumah kaca, Lipman berhenti di beberapa titik untuk memberhentikan varietas keluarga. Dia mengakui bahwa ini adalah tomat yang sangat baik, tetapi "mereka menghasilkan panen yang sangat lobak." Dari pengalaman saya sendiri, saya dapat memastikan bahwa varietas keluarga terlalu pilih-pilih dan tidak terlalu produktif, dan juga memiliki sistem kekebalan tubuh yang buruk - sebagian besar mereka membuat Anda marah, setidaknya ketika tumbuh di kebun. Mereka mulai tumbuh seperti baut usainpada seratus meter, dan kemudian berubah menjadi tanaman layu, layu, menderita segala macam penyakit, jamur dan parasit, dengan daun coklat jatuh. Akan tergoda untuk menggunakan teknologi baru untuk mengeditnya. Kli "sangat menantikan untuk mengedit gen di kebun." Dia percaya tukang kebun seperti saya dapat menerima argumen bahwa tomat yang diedit secara genetis bukan GMO.“Bagaimana jika kami memberimu varietas brandyvine dengan konten likopen yang tinggi, umur simpan yang lama, dan semak-semak yang lebih padat? Kli bertanya padaku. "Saya bisa melakukan semuanya sekarang dengan menonaktifkan gen melalui pengeditan." Dan saya bisa memberi Anda sesuatu yang hampir identik dengan anggur brendi, hanya setengah tumbuh, dan dengan buah-buahan yang tidak lemas di siang hari, dan di samping itu, warna merah pekat akibat likopen. Apakah Anda akan menumbuhkan itu? ""Secara alami!" Saya memberitahunya."Saya pikir semua orang akan menanamnya," katanya. "Saya pikir ini akan menjadi kesempatan besar untuk mendidik tukang kebun tentang apa metode pemilihan terdiri."Tidak semua orang akan setuju dengan Kli (atau saya). Voitas, seorang pelopor dalam pengeditan gen tanaman, tertawa ketika saya bertanya kepadanya tentang pengeditan genetik varietas keluarga. “Sebagian karena ini adalah varietas keluarga. Artinya, namanya menunjukkan bahwa itu semacam nilai dari masa lalu. Dan bukan sesuatu yang baru, teknologi. " Sedikit lebih dekat ke intinya, dia mengingatkan saya pada harga "keterlaluan" untuk teknologi pengeditan gen lisensi. "Karena itu, gagasanmu tentang tomat keluarga yang diedit tidak akan pernah menarik secara finansial bagi seseorang untuk membayar lisensi."Intinya: tomat yang diedit secara genetik, tampaknya, sudah menuju pasar. Tetapi tomat dengan rasa yang lebih baik dalam waktu dekat tidak layak untuk ditunggu.Pada awal Juni, Zack Lipman kembali bertani. Pada suatu sore yang cerah, tampaknya pada awalnya, ia dan selusin rekannya mentransplantasikan sekitar 8.000 tomat yang diedit secara genetika ke lahan di lahan laboratorium Cold Spring Harbor. Ada banyak mutan yang dikenal - tanpa kepala, memotong sendiri, tidak peka terhadap cahaya. "Tanam lebih dalam!" Dia berteriak, dan tim mempercepat, mencoba membasmi bibit di tanah di bawah langit yang tiba-tiba gelap.Nasib akhir dari tomat yang diedit secara genetik tidak dapat diprediksi seperti cuaca, tetapi nasib tomat spesifik ini kurang misterius. Lipman sering membawanya pulang. “Aku sudah makan banyak tomat yang diedit secara genetik, ya,” dia tertawa. Tidak mengherankan bahwa ia tidak menemukan perbedaan di dalamnya dari yang biasa. "Ini bukan GMO," dia bersikeras. - Hasilnya setara dengan mutasi alami. Jadi mengapa tidak memakannya? Ini hanya satu dari ribuan atau jutaan mutasi yang mampu atau tidak dapat mempengaruhi kesehatan tanaman - dan kita memakannya! "