W roślinach tkwi sposób na zahamowanie zmian klimatu

Przełomowe pomysły rodzą się często spontanicznie. Tak jak we francuskim Montpellier, gdzie w czerwcu ubiegłego roku międzynarodowa grupa ekspertów uczestniczących w sympozjum naukowym poświęconym molekularnym podstawom odpowiedzi roślin na zmiany klimatyczne, postanowiła utworzyć inicjatywę „PlantACT! Rośliny dla klimatu”.

16.04.2023Aktualizacja: 16.04.2023Opublikował: Olimpia Orządała Autor: Weronika Cygan

– Rośliny stanowią ponad 80% naszego pożywienia, a i pozostałe produkty pochodzenia zwierzęcego na nich się opierają. Wytwarzają 98% tlenu, którym oddychamy. Nie sposób żyć bez roślin. Ich biologia jest zatem równie istotna, co biologia człowieka – mówi dr hab. Agata Daszkowska-Golec, prof. UŚ z Wydziału Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu Śląskiego, członkini inicjatywy „PlantACT!”. Badaczka wyjaśnia, że celem tego wciąż kiełkującego przedsięwzięcia jest popularyzacja wiedzy o roślinach, zmianach klimatu, uświadomienie natychmiastowej potrzeby przemian, ale również realizacja konkretnych projektów naukowych, których efektem ma być istotne poszerzenie naszej wiedzy oraz opracowanie rozwiązań pozwalających na zahamowanie antropogenicznych zmian klimatu.

Wspólnie dla klimatu

Specjaliści z obszaru biologii roślin, którzy spotkali się w 2022 roku w Montpellier już teraz prowadzą aktywne działania w ramach inicjatywy „PlantACT!”, przybliżając jej założenia zarówno środowisku naukowemu, jak również szerszemu społeczeństwu. W lutym 2023 roku wspólnie opublikowali raport (white paper) w prestiżowym i opiniotwórczym periodyku „Trends in Plants Science”, w którym wskazują główne obszary badawcze realizowane w ramach projektu. Członkowie zachęcają do przyłączenia się do niego nie tylko biologów roślinnych, ale też ekspertów z innych dyscyplin naukowych, w tym filozofów czy ekonomistów, a także hodowców roślin oraz decydentów.

– Czasopismo naukowe, które zamieściło nasz raport, posiada bardzo wysoki wskaźnik cytowań (impact factor) i nie mówię o tym bez przyczyny, bo publikacja w takim miejscu powoduje, że uznaje się jej wysoką jakość, a dzięki temu więcej osób ją zauważa – wyjaśnia biolożka z UŚ. – Tym bardziej czujemy, że ta inicjatywa jest dobrym pomysłem i mamy nadzieję, iż wykiełkuje ona w coś naprawdę dużego.

W tej chwili Uniwersytet Śląski reprezentowany jest wyłącznie przez prof. Agatę Daszkowską-Golec, ale, jak sama podkreśla, w katowickiej uczelni nie brakuje ekspertów, którzy mogliby włączyć się w działania konsorcjum „PlantACT!”. Już teraz na stronie inicjatywy widnieją cenione nazwiska naukowców z całego świata – poza francuskimi, estońskimi, niemieckimi czy hiszpańskimi, znajdziemy również pochodzące z Australii, Stanów Zjednoczonych, Algierii, Brazylii, Omanu czy Arabii Saudyjskiej. Projekt ma w założeniu zrzeszać nie tylko samych tuzów w dziedzinie, ale też młodych pracowników naukowych, doktorantów oraz studentów.

Międzynarodowy wymiar „PlantACT!” nadaje badaniom szerszy kontekst, tak naprawdę niezbędny w nauce uprawianej w XXI wieku, a szczególnie gdy chodzi o śledzenie tempa zachodzących zmian klimatycznych i ich natężenia w różnych miejscach na Ziemi.

– W 2008 roku miałam okazję prowadzić badania w Syrii, w najbardziej znanym na świecie ośrodku naukowym zajmującym się odmianami roślin uprawnych odpornych na warunki deficytu wody i wysokie temperatury – ICARDA (International Center for Agricultural Research in the Dry Areas). Przebywałam tam jeszcze w czasach względnego spokoju i już wtedy panowały tam warunki suszy, których wymiar trudno było zrozumieć w warunkach klimatycznych Polski. Tymczasem już wtedy dostępne były informacje o ryzyku wystąpienia podobnego zjawiska przede wszystkim w Wielkopolsce. Obecnie predykcje na kolejne dziesięciolecia są jeszcze gorsze również dla naszego kraju – tłumaczy naukowczyni.

Połączone puzzle wiedzy

Nawet gdybyśmy w tej chwili przestali emitować gazy cieplarniane, zachodzących już zmian klimatycznych nie powstrzymamy. Wciąż jednak mamy szansę je zahamować i przygotować się na ich konsekwencje. To dlatego w konsorcjum „PlantACT!” tak wielu naukowców zajmuje się analizą gatunków uprawnych roślin i ich odpowiedzią na stres abiotyczny, czyli np. suszę oraz wysoką temperaturę. Prof. Agata Daszkowska-Golec, której głównym obiektem zainteresowań jest jęczmień, wymienia oprócz niego inne równie często badane rodzaje zbóż, jak pszenica lub sorgo, czy – nieposiadający żadnego znaczenia użytkowego, lecz będący gatunkiem modelowym – rzodkiewnik pospolity (Arabidopsis thaliana).

– Zakres gatunków roślin, na których prowadzimy badania, jest na tyle szeroki, że pozwala nam na holistyczne spojrzenie na problem. Zwłaszcza, iż poza roślinami w raporcie wspominamy również o mikroorganizmach – mówi biolożka. To dzięki mikroorganizmom zasiedlającym glebę rośliny są w stanie przetrwać w niesprzyjających warunkach i to one wzbogacają ją organicznie, a także, jak wskazują najnowsze badania, wspomagają rośliny w walce z niesprzyjającymi warunkami środowiska. Rolnictwo w dużej mierze opiera się na glebie, a ta – wbrew utrwalonemu przez lata przekonaniu – okazuje się dynamiczną i żywą strukturą.

Prof. Agata Daszkowska-Golec kieruje obecnie pracami polskiego zespołu wchodzącego w skład międzynarodowego konsorcjum RecoBAR: „Recovering and Exploiting Old and New Barley Diversity for Future-Ready Agriculture”, którego badania na najbliższe trzy lata finansowane są ze źródeł europejskich. Projekt ma na celu wykorzystanie różnorodności biologicznej drzemiącej w starych odmianach jęczmienia i w odmianach lokalnych w kontekście lepszego przystosowania do zmian klimatycznych. Ponadto naukowcy zajmą się także określeniem struktury mikrobiomu i jego scharakteryzowaniem genetycznym. Mikrobiom pomaga roślinom jęczmienia przetrwanie w warunkach stresu deficytu wody czy wysokiej temperatury, również w warunkach polowych w różnych regionach Europy (Hiszpania, Włochy, Estonia).

– W „PlantACT!” nawołujemy do tego, by porzucić utarte szlaki myślenia i status quo, że skoro jesteś genetykiem, to „siedzisz” tylko w DNA, a jak mikrobiologiem, to zajmujesz się wyłącznie bakteriami. Planeta taka nie jest. Ziemia jest strukturą złożoną, gdzie wszystko się przenika, więc dopóki będziemy skupieni jedynie na wybranych fragmentach wiedzy, to nigdy nie zrozumiemy całości i absolutnie nie wpłyniemy na złagodzenie zmian klimatu – wyjaśnia członkini inicjatywy.

Już teraz przecież m.in. fizycy atmosfery korzystają ze wsparcia informatyków oraz matematyków dostarczających im programy, z pomocą których powstają modele prognoz zmian klimatycznych na nadchodzące dekady. Wiedza genetyków czy fizjologów roślin również do takich predykcji się przydaje, gdy np. do programu dostarczone zostaną informacje pochodzące z wieloletnich prób polowych.

Przekuć teorię w praktykę

Ogromną rolę w badaniach roślin odgrywa współpraca naukowców z hodowcami. Ci pierwsi mają narzędzia, by tym drugim dostarczyć pożądanych rozwiązań, z kolei ci ostatni pozostają cennym źródłem informacji, które bywają niezbędne do dalszych postępów w dziedzinie. Inicjatorzy „PlantACT!” zauważają, że również w kontaktach z przedstawicielami firm hodowlanych konieczne jest spojrzenie globalne. Rolnik i hodowca z Hiszpanii będzie zmagał się z innymi wyzwaniami niż jego kolega z Estonii albo Południowej Afryki, a różnice te mogą się jeszcze pogłębiać przez postępujące zmiany klimatu.

– Hodowcy są bardzo chętni, by uczestniczyć w podobnych projektach często jako członkowie gremium, które doradza naukowcom. Od lat mówią nam o potrzebie wyhodowania takich odmian roślin, które są tolerancyjne i lepiej zaadoptowane m.in. do stresów zasolenia, wysokiej temperatury lub suszy. My, naukowcy, jesteśmy zainteresowani specyficznym procesem molekularnym, a hodowcy liczą na konkretny efekt i zwracają nam uwagę na cele, do których powinniśmy dążyć. Te dyskusje są niezwykle ważne – zapewnia prof. Agata Daszkowska-Golec.

Niemniej istotne jest zaangażowanie w podobne inicjatywy decydentów – polityków, rządzących, przedstawicieli władz lokalnych lub po prostu znanych osób, mających realny wpływ na wdrażanie postanowień w życie. Prace prowadzone przez naukowców w dalszej perspektywie przekładają się na normy prawne i tak np. w Unii Europejskiej ogłoszono dyrektywy mówiące o powrocie do bioróżnorodności do 2030 roku. Zgodnie z nimi kraje członkowskie powinny przywrócić u siebie 30% przyrody chronionej.

Członkowie „PlantACT!”, spośród których już teraz kilkoro zasiada w gronach eksperckich Komisji Europejskiej, mają nadzieję na sprowokowanie bardziej aktywnych działań hamujących antropogeniczne zmiany klimatu.

Stawiając czoło wyzwaniom XXI wieku

W tej chwili w projekcie wyodrębniono cztery główne obszary badań. Należą do nich:

efektywne wykorzystanie azotu w rolnictwie,
zdrowa gleba z wykorzystaniem symbiotycznych mikroorganizmów,
sekwestracja węgla,
odporność i bezpieczeństwo związane z wyżywieniem.

Lista ta oczywiście pozostaje otwarta, jednak tak duże skupienie na rolnictwie wynika z palącej konieczności zmiany naszego obecnego sposobu użytkowania Ziemi. Liczne badania potwierdzają, że uprawa roślin jest jedną z głównych przyczyn emisji gazów cieplarnianych, a jednocześnie aktywność ta jest niezbędna do przetrwania ośmiu miliardów ludzi i zapewnienia im dostępu do zdrowego pożywienia. Niestety coraz częściej zachodzące na świecie ekstremalne zjawiska pogodowe prowadzą do zachwiania bezpieczeństwa żywieniowego społeczności na całym globie.

– Wielokrotnie na swoich wykładach związanych z tematyką zmian klimatycznych pokazywałam zdjęcia satelitarne wykonywane przez np. Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS). Te same miejsca fotografowane przed 2010 rokiem wyglądają zupełnie inaczej niż uchwycone w 2021 roku, który był ewenementem, jeżeli chodzi o susze. Z tych dawniej pięknych, zielonych, agronomicznych terenów pozostały suche połacie ziemi – mówi prof. Agata Daszkowska-Golec.

Problem bezpieczeństwa żywieniowego jest szczególnie naglący w krajach afrykańskich czy w Indiach, gdzie obserwuje się gwałtowny wzrost populacji, ale nie jest to zagadnienie, które wysoko rozwinięte państwa Europy czy Ameryki powinny bagatelizować.

Zwiększając społeczną świadomość

Członkowie „PlantACT!” dostrzegają silny potencjał nurtu citizen science, który w działania naukowe angażuje nie-specjalistów, rozumianych jako szeroko pojęte społeczeństwo. Duży wkład ma tutaj popularyzacja wiedzy i zachęcanie do uczestniczenia w pronaukowych aktywnościach osób w każdym wieku. Przykładem takiego przedsięwzięcia na Uniwersytecie Śląskim może być chociażby organizowana od wielu lat Noc Biologów, przyciągająca do uczelnianych laboratoriów nauczycieli z uczniami oraz rodziny.

Człowiek wyposażony w wiedzę łatwiej bowiem dostrzeże konsekwencje podejmowanych przez siebie decyzji. Wystarczy uświadomić sobie, że do wyprodukowania kilograma wołowiny, czyli białka mięsnego, potrzeba 10–30 kilogramów białka roślinnego, by przynajmniej zastanowić się nad ograniczeniem spożywania mięsa.

Nawet tutaj zresztą w sukurs przychodzi postęp naukowy i nowoczesne technologie, z użyciem których produkuje się (choć jeszcze nieidealne) substytuty mięsa. Ponadto inżynierii genetycznej zawdzięczamy zmodyfikowane genetycznie rośliny, które zmniejszają koszty upraw, tworząc odmiany bardziej odporne na choroby lub susze.

Ważne jest działanie

– To nie była dyskusja, która trwała cały dzień. To była reakcja: „coś trzeba zrobić” i wtedy stwierdziliśmy, że będziemy działać razem. Uznaliśmy, że skoro wszyscy działamy naukowo w temacie biologii roślin, to dlaczego by nie pokazać też innym – społeczeństwu, hodowcom, decydentom, że to jest ważne – wspomina moment narodzin inicjatywy „PlantACT! Rośliny dla klimatu” prof. Agata Daszkowska-Golec, która wraz z pozostałymi członkami projektu w czerwcu 2022 roku brała udział w sympozjum dotyczącym molekularnych podstaw odpowiedzi roślin na zmiany klimatyczne.

Naukowcy spotykali się przez kolejne miesiące podczas wirtualnych rozmów, by zrodzonemu we Francji pomysłowi nadać kształtów. W marcu 2023 roku wzięli udział w spotkaniu i warsztatach w Nowym Jorku w Stanach Zjednoczonych, a we wrześniu ponownie wezmą udział w warsztatach połączonych z dyskusją, które odbędą się w niemieckim Düsseldorfie. Obecnie członkowie intensywnie pracują nad dalszymi przedsięwzięciami realizowanymi w ramach „PlantACT!”.

Opublikowany w lutym 2023 roku raport-deklaracja stanowi dopiero początek inicjatywy. Zamierzeniem autorów było wskazanie głównych celów konsorcjum. – Chcieliśmy wskazać potencjalne ścieżki, które możemy obrać jako środowisko naukowe, ale również zasugerować działania, jakie może podjąć każdy człowiek, któremu nie jest obca troska o przyszłość planety – podsumowuje biolożka i zachęca do śledzenia działań.

Źródło: https://us.edu.pl/plantact-w-roslinach-tkwi-sposob-na-zahamowanie-zmian-klimatu/