Lees ook
Dit jaar is het precies 150 jaar geleden dat de Augustijner monnik Gregor Mendel zijn theorieën over overerving publiceerde. Na vele jaren kruisen van erwten en zorgvuldig waarnemen van de resultaten was hij erachter gekomen dat de door hem onderzochte zeven eigenschappen van erwten vastliggen in de gameten (geslachtscellen) in stuifmeel en vruchtbeginsel in de vorm van onzichtbare, onafhankelijke factoren, nu beter bekend als genen. Hij ontdekte ook dat de uitsplitsing van sommige eigenschappen, zoals de kleur van de erwten, in een verhouding van 3 : 1 in de tweede generatie, werd veroorzaakt doordat sommige eigenschappen dominant dan wel recessief overerfden.

Herontdekking
Mendel publiceerde zijn ‘Versuche über Pflanzenhybriden’ in de Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn (Brno), maar het zou ruim dertig jaar duren voor zijn bevindingen in 1900 breed bekend raakten in de wetenschappelijke wereld. Die herontdekking - onafhankelijk van elkaar - door Hugo de Vries, Erich von Tschernak, Carl Correns en William Jasper Spillman geldt als het begin van de plantenveredeling als wetenschap.

Wat er precies gebeurde bij zo’n kruising wist niemand
Voor die tijd was plantenveredeling toch vooral een ambachtelijke bezigheid, meer gebaseerd op praktijkervaring dan op theorievorming. Een belangrijke doorbraak in de tarweteelt in Europa bijvoorbeeld kwam voort uit het kruisen van Franse en Oekraïense tarwe aan het begin van de negentiende eeuw, wat stevige, meer opbrengende planten voortbracht. Wat er precies gebeurde bij zo’n kruising wist niemand. Een ander voorbeeld van zo’n ambachtelijke veredeling is het nog steeds veel geteelde Bintje, ontwikkeld door de Friese hoofdonderwijzer Kornelis Lieuwes de Vries. Ook de fritesaardappel van McDonald's, de Russet Burbank, is afkomstig van zo’n ambachtelijk veredelaar, de Amerikaan Luther Burbank.

Belle époque
Uit de herontdekking van zijn werk bleek dat Mendel een klein lampje aangebracht had in de ‘black box’ die de verbetering van planten tot aan het begin van de twintigste eeuw was. Vanaf dat moment kunnen we, dankzij nieuwe inzichten over het vererven van eigenschappen, steeds beter voorspellen wat de uitkomst van een kruising op kan leveren. En sindsdien maakt de toenemende kennis over de natuurlijke mechanismen in de plant het mogelijk om gewassen steeds effectiever en sneller aan te passen aan veranderende teeltomstandigheden en aan de wensen van de consument.

De herontdekking van Mendel’s bevindingen kwam niet helemaal uit de lucht vallen. Aan het begin van de twintigste eeuw was de industriële revolutie in volle gang. Aan de ene kant leidde dat tot een steeds grotere behoefte aan (goedkope) voedingsmiddelen om het groeiende leger arbeiders op krachten te houden. Aan de andere kant leidde de industriële revolutie tot een ‘belle époque’ met een vrijwel continue economische groei en een stortvloed aan uitvindingen. Zo wisten Fritz Haber en Carl Bosch de inzichten van Justus von Liebig over plantenvoeding om te zetten in een industrieel proces voor het maken van stikstofkunstmest, zette Louis Pasteur zijn eigen inzichten op het gebied van microbiologie om in een reeks industriële fermentatieprocessen en werd in salons, kranten en tijdschriften gedebatteerd over sociaal darwinisme; het toepassen van de evolutietheorie voor het verbeteren van de mens.

Aan de andere kant leidde de industriële revolutie tot een ‘belle époque’ met een vrijwel continue economische groei en een stortvloed aan uitvindingen
Verwetenschappelijking
Voortbouwend op Mendel’s inzichten werden voor de Tweede Wereldoorlog allerlei methoden en technieken ontwikkeld, die de plantenveredeling op een meer wetenschappelijke leest schoeiden. Voorbeelden zijn de kwantitatieve genetica waarmee verbetering van plant- en dierpopulaties kan worden gestuurd, het induceren van veranderingen (mutaties) door chemicaliën en straling en de ontdekking en het gebruik van heterosis - de groeikracht van hybriden.

Met de ontdekking van de dubbele helix, de structuur van de drager van erfelijke eigenschappen, en DNA door Watson en Crick in de jaren vijftig, werden de lampjes in de ‘black box’ van de overerving van eigenschappen ineens aangevuld met een schijnwerper. De moleculaire biologie, het fysische en chemische onderzoek naar processen in de cel, deed zijn intrede in de plantenveredeling. Methoden die daaruit voortkwamen, zoals merkergestuurde selectie (gebruik van merkergenen die nauw gekoppeld zijn aan het gewenste gen), maakten het veredelen van gewassen stap voor stap effectiever en efficiënter, waardoor minder proefvelden nodig waren en het veredelingsproces met enkele jaren werd verkort.

Recombinant DNA
Halverwege de jaren zeventig ontwikkelde zich de recombinant-DNA-techniek, die het mogelijk maakt om soortvreemde eigenschappen gericht in te bouwen in het erfelijk materiaal (transgenese). Deze genetische modificatie levert organismen op die van nature niet zomaar kunnen ontstaan. Vanwege mogelijke risico’s werd in eerste instantie een moratorium op recombinant-DNA-techniek afgekondigd, maar nadat de nodige veiligheidsmaatregelen waren ontwikkeld (Asilomar 1975) kon de techniek zich verder ontwikkelen.

Waar we gretig gebruikmaken van gentechniek in de medische wereld, lijken voedsel en technologie moeilijk verenigbaar in de maatschappij
Twintig jaar later resulteerde dat in de introductie van genetisch gemodificeerde gewassen, die resistent waren gemaakt tegen insecten en onkruidbestrijdingsmiddelen. Voldoen aan de opgestelde regels blijkt nu circa €100 miljoen te kosten. Het gevolg is dat genetische modificatie vrijwel alleen wordt toegepast bij grote gewassen zoals maïs, soja en katoen en dat de ontwikkeling ervan voornamelijk gebeurt door grote mondiaal opererende bedrijven die op alle mogelijke manieren hun intellectueel eigendom beschermen mede om die kosten te dekken.

Ook deze eeuw zijn nieuwe methoden ontwikkeld om veel preciezer om te gaan met de genetische diversiteit van onze gewassen. Nederlandse onderzoekers ontwikkelden cisgenese. De gebruikte techniek is vergelijkbaar met transgenese, maar er wordt alleen soorteigen DNA overgebracht. Cisgenese is met succes toegepast om resistentie in te brengen tegen de gevreesde aardappelziekte en in appels tegen schurft.

Een veelbelovende techniek, afkomstig uit de microbiologische en biomedische hoek, is CRISPR, een ‘gene-editing’-methode. Het natuurlijke mechanisme van de plant om DNA te repareren wordt gebruikt om stabiele veranderingen in datzelfde DNA te induceren. Je kunt daarmee één basepaar verwijderen of veranderen, zoals je tikfouten uit een tekst haalt. ‘Gene-editing’ is vergelijkbaar met de mutaties, zoals die elke dag van nature in elk organisme optreden.

Wetenschap wordt soms bestempeld als ‘ook maar een mening’
Fundamentele vragen
Bij de discussie over deze methoden komt de vraag op of de planten die zo ontwikkeld worden, veilig zijn voor mens en milieu en of plantenveredeling überhaupt veilig is. Het antwoord daarop is ‘Ja, de natuur is in haar wezen onvoorspelbaar, maar de plantenveredeling is de afgelopen eeuw veilig gebleken’. Veredelaars weten wanneer er toxinen in de soort kunnen zitten – zoals bij de aardappel – en houden daar dan rekening mee. Daarnaast hebben ongerichte natuurlijke mutaties de laatste eeuw niet tot gevaarlijke producten geleid. Bij cisgenese heeft de Europese waakhond voor voedselveiligheid EFSA vastgesteld dat er geen extra risico’s zijn vergeleken met kruisingsveredeling. Gene-editing levert planten op die ook in de natuur kunnen ontstaan, dus die techniek lijkt ook veilig. Daarbij zijn zelfs minder onverwachte effecten te verwachten dan bij natuurlijke mutaties; dus niet iets om je enorm veel zorgen te maken.

Met die vaststelling zijn we er echter niet. ‘Onderzoekers zijn al snel geneigd om maatschappelijke en ethische kwesties te vernauwen tot vragen over eventuele risico’s voor mens en milieu’, schrijft Sheila Jasanoff in haar nieuwe boek The Ethics of Invention. Daarmee nemen ze echter de zorgen van de burger niet weg. Na de politiek wordt ook de wetenschap lang niet altijd vertrouwd en soms zelfs bestempeld als ‘ook maar een mening’. Daarnaast is het geloof in vooruitgang met behulp van technische ontwikkelingen tanende. Waar we gretig gebruikmaken van gentechniek in de medische wereld, lijken voedsel en technologie moeilijk verenigbaar in de maatschappij.

Verbeteringen die zich hebben vertaald in meer en beter voedsel, een meer divers aanbod, meer ziekteresistentie, meer tolerantie tegen droogte en zout, en aardbeien die weer naar aardbei smaken
Toegang democratiseren
Los daarvan moeten we goed nadenken over de effecten van beleid, inclusief de vraag of we toegang tot deze technologie kunnen democratiseren of dat we die overlaten aan grote spelers, zoals bij genetische modificatie van planten is gebeurd. De kunst is om een manier te vinden om het gesprek te voeren over deze ontwikkelingen zonder dat het ontaardt in een dialoog van doven.

Tegelijkertijd moeten we de voordelen die deze nieuwe methoden bieden niet uit het oog verliezen. Ze beloven een snellere en meer gerichte veredeling van gewassen en dat is geen overbodige luxe gezien de ecologische uitdagingen als gevolg van onder meer klimaatverandering en verandering in landgebruik en de noodzaak om voor een groeiend aantal consumenten meer opbrengsten te realiseren per hectare grond, per liter water, per kilo (kunst)mest en per gram bestrijdingsmiddel. Daarmee kan plantenveredeling een enorme bijdrage leveren aan de verdere verduurzaming van de land- en tuinbouw – alle boeren en tuinders hebben belang bij goed zaaizaad en plantgoed, ongeacht hun teelmethodes.

Concluderend kunnen we stellen dat Mendel de basis heeft gelegd voor de moderne plantenveredeling en daarmee een belangrijke bijdrage heeft geleverd aan de ontwikkeling van steeds efficiëntere methoden om planten te verbeteren. Verbeteringen die zich hebben vertaald in meer en beter voedsel, een meer divers aanbod, meer ziekteresistentie, meer tolerantie tegen droogte en zout, en aardbeien die weer naar aardbei smaken. Verworvenheden waar we trots op mogen zijn. Tegelijkertijd roept het werk van Mendel en zijn hedendaagse navolgers belangrijke maatschappelijke en ethische vragen op. Om die verworvenheden ten volle te benutten zullen we daar gezamenlijk een antwoord op moeten vinden.

Niels Louwaars en Tim Lohmann zijn directeur, respectievelijk beleidsmedewerker van Plantum, de branchevereniging voor bedrijven in de sector uitgangsmaterialen.

Dit artikel verscheen in de nieuwste uitgave van Vork. Klik op de link als je het blad in de bus wilt krijgen.
Dit artikel afdrukken