VAN TOEVALLIGE  TOT GERICHTE VERANDERING VAN GEWASSEN

In kalk en modder en rode aarde en in waterige grond kun je het beste emmer zaaien. Akkers die droog zijn en niet vol met onkruid, open en niet beschaduwd, zaai daar durumtarwe.

 Marcus Porcius Cato (de Oudere): De Agri Cultura (c.a. 160 v.Chr.)

Een van mijn eerste artikelen als wetenschapsjournalist (in 1977) ging over recombinant-DNA, de techniek om erfelijke eigenschappen van andere soorten in een organisme te plaatsen. Medio jaren zeventig riep die techniek de nodig discussie op en leidde zelfs tot een moratorium. Onderzoekers sprake af dat ze geen experimenten meer zouden doen tot er meer zicht was op de risico’s. Toen eenmaal duidelijk was wat die gevaren waren en hoe die konden worden ingeperkt, verviel het moratorium. In de jaren daarna werden legio interessante producten ontwikkeld met recombinant-DNA-technologie uiteenlopend van humaan insuline tot diervrij stremsel voor het maken van kaas en enzymen voor het wassen op lage temperatuur.

Achteraf gezien was het misschien beter geweest als die onderzoekers destijds geen moratorium hadden afgekondigd, of er in ieder geval wat minder ruchtbaarheid aan hadden gegeven. Dan hadden veel van mijn collega’s en ikzelf er misschien geen aandacht aan besteed en was de latere introductie van genetisch gemodificeerde gewassen een stuk soepeler verlopen. Maar ja, achteraf is het mooi wonen, om een bekend oud-wielrenner te citeren.

Twintig jaar na de afkondiging van het moratorium, barstte een nog veel heviger discussie los over de recombinant-DNA-technologie, inmiddels omgedoopt tot genetische modificatie dan wel genetische manipulatie. Medio jaren negentig kwamen er gewassen op de markt, die met die techniek resistent waren gemaakt tegen een veelgebruikt middel tegen onkruid (glyfosaat). Die combinatie van genetisch manipuleren en een ‘chemisch’ middel zorgde ervoor dat clubs als Greenpeace, Milieudefensie en in hun kielzog een hele reeks andere maatschappelijke organisaties er met gestrekt been ingingen. Het betreffende bedrijf Monsanto reageerde ook niet altijd even tactisch, waardoor de emoties hoog opliepen.

Volgens de tegenstanders zijn genetisch gemodificeerde gewassen gevaarlijk vanwege het risico op onbedoelde neveneffecten van het sleutelen aan erfelijk materiaal. Naast de gewenste eigenschap zouden er misschien ook stoffen kunnen ontstaan die giftig zijn voor mens en dier of die allergieën veroorzaken. Hoe goed experts ook hun best doen, ze kunnen geen garanties geven dat genetisch gemodificeerde aardappelen even veilig zijn als gangbare aardappelen, schreef de Commissie Biotechnologie en Voedsel indertijd in een publieksbrochure. Nu zijn garanties op veiligheid sowieso onmogelijk, omdat er altijd unknown unknown’s kunnen zijn, waardoor er alsnog schade kan ontstaan (zie daarvoor hoofdstuk 3). In de bijna dertig jaar dat er genetisch gemodificeerde gewassen worden geproduceerd is daarvan overigens nog niets gebleken.

Een ander argument tegen de inzet van gentechnologie in de landbouw is het mogelijk effect op de biodiversiteit. Genetisch gemodificeerde gewassen kunnen kruisen met gangbare gewassen of met wilde variëteiten. Een kruising met gangbare variëteiten zou gevolgen hebben voor de herkenbaarheid; consumenten zouden niet meer zeker weten of ze een gangbare of een genetisch gemodificeerde aardappel eten. Een kruising met wilde variëteiten van bijvoorbeeld mosterdzaad of koolzaad kan het ecologisch evenwicht verstoren, bijvoorbeeld doordat die planten kunnen gaan woekeren. Ook daarvan is tot op heden nog niets gebleken.

Evolutionair gezien ligt dat trouwens ook niet voor de hand. Gewassen die door ons zijn aangepast aan onze behoeften (gedomesticeerd), kunnen niet of nauwelijks in het wild overleven. Gedomesticeerde granen bijvoorbeeld houden – in ons belang – hun zaden vast in plaats van ze te verspreiden. Ze staan rechtop en er is ook het nodige veranderd van bladstand, aar en andere plantdelen. Nog los van het feit dat ze op tijd hun natje en droogje krijgen. Ze hebben kortom evenveel kans om in het wild te overleven als een melkkoe in de jungle.

De doos van Pandora

De argumenten tegen ontwikkeling en gebruik van genetisch gemodificeerde gewassen klinken rationeel, maar laten zich vaak herleiden tot een eeuwenoud verhaal, dat in allerlei gedaanten is verteld: het is het verhaal van de Doos van Pandora, de straf van de Griekse god Zeus voor de diefstal van het vuur door Prometheus. Pandora is een mooie, maar ook nieuwsgierige vrouw die met een doos naar de mensheid wordt gestuurd. Onder geen beding mag die doos worden geopend, maar dat doet ze toch, waarna rampen, zoals hongersnood, ziekten, aardbevingen en oorlog de mensheid tot het einde der tijden zullen teisteren.

In een iets modernere (19e-eeuwse) variant wordt het verhaal uit de Griekse mythologie opnieuw verteld door Mary Shelley ‘Frankenstein or, the modern Prometheus’, het verhaal van de jonge wetenschapper Victor Frankenstein die een wezen maakt, een humanoïde, dat uiteindelijk een monster blijkt te zijn. Iedereen heeft wel een beeld bij het verhaal van Shelley, dus uit marketingoogpunt was de term Frankenstein Food indertijd bijzonder goed gevonden. Overigens werd die term veel eerder al gebruikt in kringen van Weight Watchers, een programma om af te vallen. Ze gebruikten de term voor ‘the evil food which triggers you to overindulge and turns you into an irrational face-stuffing food monster’. [xx]

Een vergelijkbaar argument is dat van de menselijke hovaardij. Met het sleutelen aan erfelijk materiaal verstout de mens zich om voor god te spelen. In een seculiere variant komt Playing God terug in het argument dat genetische modificatie tegennatuurlijk is. Een moralistische redenering die ervan uitgaat dat iets goed is, omdat het natuurlijk is. Omgekeerd is genetische modificatie dus fout omdat het onnatuurlijk is. In feite is het geen echt argument, maar een retorische truc, die overigens veel gebruikt wordt in reclame voor voedingsmiddelen en cosmetica. Het is natuurlijk dus het is per definitie goed. Dat is natuurlijk onzin. De natuur is niet goed of slecht, maar amoreel. Met het argument dat iets ‘onnatuurlijk’ is kun je ook beweren dat de strijd tegen het poliovirus onnatuurlijk is en daarom moet worden gestopt.

10.000 jaar sleutelen aan eigenschappen

Het argument dat genetische modificatie onnatuurlijk is, valt ook dood omdat de mens als sinds de neolithische revolutie van zo’n 10 a 12.000 jaar geleden, sleutelt aan het erfelijk materiaal van planten en dieren om ze aan te passen aan zijn/haar behoeften. Alles wat we eten en drinken is in feite ‘onnatuurlijk’, behalve misschien de wilde bramen, paddenstoelen of wilde knoflook die we plukken.

Hoe het allemaal is begonnen blijft verborgen in de mist van de prehistorie. Wat we wel weten is dat vanaf zo’n 12.000 jaar geleden onze verre voorouders zijn begonnen met het domesticeren van planten en dieren. Dat is een heel geleidelijk proces geweest. Wilde planten die voorheen werden verzameld, werden vervolgens gecultiveerd door vooraf bewerken van de grond, water geven en wieden van onkruid. Vervolgens werden individuen binnen die soort geselecteerd met bepaalde, gewenste eigenschappen. Een tarweplant bijvoorbeeld die zijn rijpe zaden niet liet vallen.

Kunstmatige selectie dus op uiterlijke eigenschappen, waardoor ook het erfelijk materiaal van de plant veranderde. Het geheel aan kenmerken dat door menselijke selectiedruk ontstond wordt ook wel het domesticatiesyndroom genoemd. Het maakt het gewas (en ook het dier) afhankelijk van de mens. En omgekeerd: als we weer gedwongen zouden worden tot jagen en verzamelen om in ons levensonderhoud te voorzien, zouden we het waarschijnlijk niet overleven.

Domesticeren van planten gebeurde op verschillende plekken in de wereld. Tot voor kort dacht men dat er circa acht van deze ‘oorsprongsgebieden’ waren, maar inmiddels zijn het er al twaalf of zelfs meer dan twintig. In Mesopotamië, het tweestromenland van Eufraat en Tigris, ligt de oorsprong van gewassen als tarwe, gerst, erwten en linzen. Die combinatie van granen en peulvruchten een zetmeel- en een eiwitbron zie je ook in andere oorsprongsgebieden. In Azië bijvoorbeeld zijn dat rijst en soja en in Midden-Amerika maïs en bonen.

Domesticatie van planten en dieren zou het begin zijn van wat nog steeds Neolithische Revolutie wordt genoemd. Lang is gedacht dat het hier gaat om de overgang van kleine groepen rondzwervende jager-verzamelaars naar gemeenschappen van enkele honderden tot tienduizenden ‘boeren’ die op dezelfde plek bleven wonen, steden bouwden en mensen vrijstelden voor administratie, verdediging en erediensten.

Restanten van monumenten duiden er echter op dat in de paleolithische wereld mensen niet alleen bezig waren met jagen en verzamelen om in hun levensonderhoud te voorzien, maar ook tijd hadden – en misschien zelfs vrijgesteld waren – voor het maken van ornamenten en het bouwen van monumenten. Voorbeelden zijn de grotschilderingen van Lascaux en Chauvet, die respectievelijk worden gedateerd op ongeveer 15.000 en 30.000 jaar geleden en de nog veel oudere (ca. 175.000 jaar) ringvormige structuur in de Bruniquel-grot. Die laatste duidt erop dat ook Neanderthalers tijd over hadden om een monument te bouwen.

Het beeld van jagers-verzamelaars die in kleine groepen rondtrokken klopt dus niet, de werkelijkheid was veel diffuser. Volgens Graeber en Werngrow wisselden perioden van jagen en verzamelen in familieverband zich af met perioden waarin die kleine familiegroepen langdurig bij elkaar komen om te feesten, huwelijkspartners uit te wisselen en monumenten te construeren. Ook de overgang van jagen en verzamelen naar landbouw, is waarschijnlijk veel diffuser geweest dan we dachten.

In plaats van een Neolithische Revolutie lijkt er eerder sprake van een periode van soms enkele duizenden jaren, waarin jagen, verzamelen en boeren naast elkaar voorkwamen. Afhankelijk van locatie en seizoen werd het meeste voedsel verkregen door jagen en verzamelen of door noeste arbeid op de akkertjes. In het oosten van Nederland was de grond beter geschikt voor landbouw. Daar is de overgang naar een agrarische samenleving dan ook sneller verlopen dan in het westen en noorden met zijn natte rivierdelta’s. Tegelijkertijd waren de natte gebieden veel rijker aan wild, vis en gevogelte waardoor je met relatief geringe inspanning toch voldoende voedsel kon verzamelen.

Meer voedsel per uur

Hij kon een paar duizend jaar duren, de Neolitische Revolutie, maar uiteindelijk sloeg de balans vrijwel overal in de wereld door in de richting van landbouw. Dat heeft waarschijnlijk te maken met de inspanning die nodig is om voldoende calorieën te produceren. Het hebben van een moestuin levert, ondanks het vele werk, gemiddeld ruim twee keer meer calorieën per arbeidsuur dan jagen en verzamelen. Omdat er minder energie nodig is voor het verkrijgen van voedsel en omdat mensen steeds vaker op een plaats bleven, is er ook meer gelegenheid om kinderen te krijgen en groot te brengen. Ook kunnen er mensen worden vrijgesteld voor het verdedigen van de nederzettingen, voor erediensten en voor de administratie van aan- en verkoop van goederen.

Om de groeiende bevolking te voeden, zochten onze verre voorouders al naar wegen om de opbrengsten te vergroten. Niet alleen per eenheid van oppervlak, maar vooral ook per arbeidsuur. Ik fantaseer een beetje, maar ik stel me zo voor dat ze (het was waarschijnlijk een vrouw) juist die zaden en bonen selecteerde, die wat groter waren dan gemiddeld, die koeien, schapen en geiten die wat meer melk gaven dan hun kuddegenoten. Daarbij werden ze ook geholpen door spontane mutaties en kruisingen.

Emmertarwe bijvoorbeeld, dat al zo’n 9.000 jaar wordt verbouwd, is ontstaan door een spontane kruising tussen eenkoren – een van de vroegst gecultiveerde soorten – en een wilde grassoort. Die emmertarwe heeft zich weer gekruist met een andere grassoort – met de fraaie naam drienaald-geiteoog – tot de tarwe die wij kennen. Ook bij de evolutie van maïs in Midden-Amerika ging het waarschijnlijk om een spontane hybride van twee soorten teosinte. Een ervan zou al 10.000 jaar geleden zijn gedomesticeerd in het laagland van zuidwest Mexico. Zo’n 5000 jaar geleden is er een spontane kruising geweest met een teosinte afkomstig van de hooglanden in Centraal Mexico. Vanaf dat moment begon het gewas aan een opmars in zowel noordelijke als zuidelijke richting, waarna het in de 16e eeuw de oversteek maakte naar Europa en Afrika.

Tijd, spontane mutaties en kunstmatige selectie door de mens staan ook aan de basis van wat ik een van de mooiste voorbeelden vind van ingrijpen in de natuur: de ontwikkeling van een drietal kruisbloemigen – wilde kool (Brassica oleracea), zwarte mosterd (Brassica nigra) en raapzaad (Brassica rapa)-  tot een grote variatie aan cultuurgewassen. De bloemknoppen ontwikkelden zich tot broccoli en bloemkool, de stengel werd verdikt tot knolraap en raapstelen, bladeren werden boerenkool en de eind- en zijknoppen werden gevormd tot kool respectievelijk spruitjes.

Genetisch reservoir

Van de circa 400.000 plantensoorten op de wereld zijn er zo’n 1000 in cultuur gebracht, een fractie dus. Duizenden jaren van selectie hebben van elk gewas wel enkele tienduizenden variëteiten opgeleverd, boeren- of landrassen aangepast aan de lokale omstandigheden. Met de wilde soorten vormen ze een omvangrijk genetisch reservoir, waaruit tot op heden interessante eigenschappen worden gehaald om in te passen in moderne, commerciële variëteiten.

Wilde soorten en landrassen worden bewaard in genenbanken. Daarvan zijn er zo’n 1.750 in de wereld bij elkaar goed voor een collectie van acht miljoen gewassoorten. De grootste genenbank in de wereld bevindt zich op het eiland Spitsbergen, waar zaden bij diepvriestemperaturen worden bewaard. De Nederlandse genenbank, het Centrum voor Genetische Bronnen (CGN) in Wageningen beheert circa 23.000 commerciële rassen, landrassen en wilde verwanten, variërend van asperges tot aardappelen.

Tot eind jaren tachtig werd het genetisch reservoir van planten en dieren beschouwd als gemeenschappelijk erfgoed van de mensheid. Plantenveredelaars, maar ook fokkers van landbouwhuisdieren, konden daaruit putten bijvoorbeeld om variëteiten te maken die resistent zijn tegen een bepaalde ziekte of runderen die minder voer nodig hebben om op hun slachtgewicht te komen. In de jaren tachtig en negentig begonnen met name landen in de zogeheten oorsprongsgebieden zich ongemakkelijk te voelen over dat gemeenschappelijk erfgoed. De reden was dat commerciële zaadbedrijven, met name in de Verenigde Staten, die eigenschappen gebruikten om nieuwe variëteiten te maken, die ze vervolgens octrooieerden. Ze eigenden zich als het ware een deel van het ‘gemeenschappelijk erfgoed’ toe, waarna boeren in de oorsprongslanden vervolgens fors moesten betalen voor het verbeterde zaaigoed.

In 1997 bijvoorbeeld kreeg het Texaanse bedrijf Ricetec Inc een octrooi op een kruising tussen Indiase Basmatirijst en een Amerikaanse rijstsoort. Door de generieke beschrijving in het octrooi, kreeg Ricetec Inc. ook het alleenrecht op de naam ‘basmati’, waardoor Indiase rijstboeren hun rijst niet meer onder die naam konden exporteren. Dat ging toch om een slordige 15,5 miljoen ton in 2020. Na een ruim drie jaar durend juridisch gevecht, waarbij de Indiase regering niet minder dan 50.000 pagina’s aan documenten overlegde, werd het octrooi aangepast.

In eigen land kennen we ook zo’n akkefietje. In 2007 kreeg het bedrijf Health and Performance Food International uit Drenthe een octrooi voor de productie van niet-traditionele voedingsmiddelen en dranken op basis van teff, een Ethiopische graansoort. In eerste instantie leken er geen problemen te zijn, er waren zelfs afspraken met het Ethiopische Institute of Biodiversity Conservation over het delen van opbrengsten en kennis. Na een faillissement van het Drentse bedrijf en een soort van doorstart, bleek echter dat het octrooi zodanig was geformuleerd dat Ethiopië geen mogelijkheden meer had om producten op basis van teff te exporteren naar een groot aantal landen.

Deze en andere vormen van biopiraterij, waarbij arme landen vrijwel altijd aan het kortste eind trekken, hebben geleid tot het optuigen van een nogal bureaucratisch systeem voor het verkrijgen van toegang tot het genetisch reservoir van een land en het verdelen van de eventuele opbrengsten, het Nagoya Protocol on Access and Benefit Sharing. In principe is dat een goede zaak, maar in de praktijk loopt de uitwisseling van erfelijk materiaal erg stroef. Voor een deel omdat veel landen (nog) niet beschikken over een goed systeem voor het ontsluiten van hun genetisch materiaal. Voor een deel ook omdat sommige landen het idee hebben dat ze op een pot met goud zitten, groen goud, en – niet geheel ten onrechte – bang zijn dat Westerse bedrijven dat komen stelen.

Planten hebben seks

Maar we lopen op de zaken vooruit. Gedurende millennia pasten mensen gewassen aan door die individuele planten te selecteren en te bewaren die het beste pasten bij de omstandigheden waarin ze leefden en de behoeften die ze hadden. Deze terloopse evolutie onder menselijke selectiedruk leverde zoals gezegd een enorme variëteit aan zogeheten cultivars – gedomesticeerde variëteiten – op van wat ooit wilde plantensoorten waren. Bij planten duurde het veel langer dan bij dieren, tot eind 17e eeuw voor men begon met het systematisch kruisen van verschillende variëteiten. Een van de redenen is dat men het verhaal van de bloempjes en de bijtjes niet kende. Francis Bacon (1561-1626), een van de grondleggers van de moderne wetenschap beweerde nog dat ‘generation by copulation certainly not extendeth to plants’. Hij en hij niet alleen, dacht dat planten zich niet geslachtelijk konden voortplanten.

Merkwaardig eigenlijk, constateert Noel Kingsbury in zijn boek Hybrid, want de oud Assyriers wisten zo’n 3000 jaar geleden al dat ze stuifmeel van niet-productieve mannelijke dadelpalmen op de bloemen van de vrouwelijke palmen moesten aanbrengen als ze vruchten wilden oogsten. Het kwartje viel blijkbaar niet voor andere gewassen. De vermoedelijk oorzaak was waarschijnlijk voor een deel van godsdienstige aard, althans in christelijke landen. De Schepper had in zes dagen een perfecte wereld gemaakt. Niet alleen was het blasfemisch om te veronderstellen dat de mens die kon verbeteren, maar bovendien was het algemeen geaccepteerd dat soorten niet konden veranderen. Het vergde een totale ommekeer in het denken, in gang gezet door de Verlichting, om überhaupt te overwegen dat je erfelijke eigenschappen kunt veranderen. Merkwaardig eigenlijk want bij het kruisen van dieren – zelfs van verschillende soorten – kende men zulke scrupules niet.

In 1694 publiceerde de directeur van de botanische tuin in Tubingen Rudolph Jakob Camerarius een geschrift met als titel De sexu plantarum epistola (Een brief over het geslacht van planten) met daarin een verslag van zijn waarnemingen aan de moerbei. Hij ontdekte dat vrouwelijke planten die ver verwijderd waren van hun mannelijke soortgenoten wel vrucht droegen, maar zonder zaad. Iets dergelijks zag hij ook bij bosbingelkruid en spinazie. Bij maïs sneed hij de pluimen af, de mannelijke bloemen, en constateerde eveneens dat er geen zaden werden gevormd. Hij concludeerde dat stuifmeel essentieel was voor de zaadproductie en dat meeldraden en stamper respectievelijk als mannelijk en vrouwelijk aangeduid konden worden. ‘A wonderful copulation’ in de woorden van de Amerikaan James Logan die als eerste in een formeel experiment vaststelde dat stuifmeel noodzakelijk was voor bevruchting en de vorming van zaden. Dat was even slikken voor de gentlemen onderzoekers van de 18e eeuw. Niet zozeer het feit dat hier sprake was van seks tussen planten, als wel dat kruisingen nieuwe variëteiten opleverden, iets dat in strijd is met de door God gegeven natuurlijke orde, zoals vastgelegd in het scheppingsverhaal.

Soms krijg je overigens wel de indruk dat onderzoekers in die tijd vooral de schijn ophielden dat ze niet tegen Gods scheppingsverhaal in wilden gaan. Joseph Gottlieb Kolreuter bijvoorbeeld hoogleraar aan de universiteit van Karlsruhe experimenteerde driftig met kruisingen van tabaksplanten, anjers en koningskaarsen. Die leverden louter steriele nakomelingen op hetgeen hem vroom deed verzuchten dat God de ouders van deze hybriden niet tot elkaar had voorbestemd. Tegelijkertijd hoopte hij dat er ooit hybriden zouden ontstaan van bomen die in de helft van de tijd volgroeid zouden zijn.

Terwijl de gentlemen-onderzoekers worstelden met existentiële vragen over het mogelijk immorele, ja zelfs perverse karakter van kruisingen tussen verschillende soorten, gingen meer praktisch ingestelde hoveniers ermee aan de slag. Een van hen was Thomas Fairchild die duizendschoon kruiste met de tuinanjer en het resultaat – de hybrid pink, ook wel Fairchilds muilezel genoemd – bleek zeer gewild bij de gegoede klassen in Londen die zicht een siertuin konden veroorloven. Een andere was Thomas Knight, zoon van een dominee nota bene, die nieuwe soorten aardbeien en erwten kweekte. En vooral ook appels. Daarvan probeerde hij het suikergehalte te verhogen vooral voor de productie van cider, toen al een gewilde drank.

Via zijn experimenten met erwten ontdekte en beschreef Knight een reeks wetmatigheden over de variatie in eigenschappen. Daarbij maakte hij graag gebruik van het fenomeen heterose, het feit dat kruisingen tussen twee inteeltlijnen de zogeheten ‘hybrid vigour’ tentoonspreiden, dat wil zeggen meer vitaliteit en een hogere opbrengst. Tot het begin van de 20ste eeuw overigens werd het maken van inteeltlijnen, waarbij vaders en dochters dan wel moeders en zonen met elkaar worden gekruist, als iets onnatuurlijks beschouwd, een gewelddaad tegen de plant.

Ontdekking van de erfelijkheidswetten

Fast forward naar het midden van de 19e eeuw, naar de daadwerkelijke ontdekking van de erfelijkheidswetten. Johan Mendel, een intelligente boerenzoon die koos voor het kloosterleven bij de paters Augustijnen in Brno in het huidige Tsjechië. Hoewel het zeer ongebruikelijk was en zijn ouders eigenlijk ook geen geld hadden, mocht hij naar het Gymnasium en later naar de Universiteit van Olmutz (Olomouc), waar hij wis- en natuurkunde studeerde. Al sinds zijn jonge jaren had hij last van stress en depressies en dat maakte het er niet eenvoudig op om na zijn afstuderen een baan te vinden.

Op advies van een van zijn docenten besloot hij toe te treden tot de orde der Augustijnen. Daar kreeg hij de kloostertuin onder zijn beheer en begon hij in 1856 met zijn later beroemd geworden experimenten met erwtenplanten. Overigens mede op aandringen van zijn abt die meer dan geïnteresseerd was in de overerving van eigenschappen bij planten en dieren vanwege het economisch belang van de schapenhouderij en de groenten- en fruitteelt.

De geleerden zijn het er niet over eens waarom Mendel begon met zijn experimenten. Had hij een theorie die hij wilde testen? Een theorie die anders was dan de toen heersende gedachte dat de eigenschappen van nakomelingen een mengsel waren van die van hun ouders? Of was hij vooral nieuwsgierig naar de manier waarop eigenschappen van de ene generatie op de andere overgingen als planten met elkaar werden gekruist? In ieder geval was hij niet minder dan acht jaar bezig met het kruisen van 15.000 erwtenplanten en vervolgens met de statistische analyse van de resultaten. Hij publiceerde zijn bevindingen in 1866 in een artikel met als titel “Versuche uber Pflanzenhybriden” in de tamelijk obscure Verhandlungen des Naturforschenden Vereins in Brunn (Brno). Dat deed hij nadat hij er eerder twee lezingen over had gehouden voor het natuurhistorisch genootschap in Brno. De impact was minimaal, het artikel werd ongeveer drie keer geciteerd in de dertig jaar nadat het was verschenen.

Bijna twintig jaar na zijn dood in 1900 werd het werk van Mendel ontdekt, niet eenmaal, maar zelfs tweemaal. De eerste ontdekker was de Nederlandse botanicus Hugo de Vries. Door zijn onderzoek aan de grote teunisbloem kwam hij tot de conclusie dat veranderingen van erfelijke eigenschappen – die hij genen noemde – sprongsgewijs kunnen plaatsvinden, de zogeheten mutaties. Als zo’n mutatie een eigenschap oplevert die gunstig is, dan maakt die variëteit een grotere kans om te overleven dan zijn soortgenoten die die eigenschap niet hebben. En passant kwam hij tot dezelfde wetmatigheden als Mendel bijna een halve eeuw eerder, iets dat hij schoorvoetend erkende in een voetnoot bij zijn artikel over de mutatietheorie. De andere ‘ontdekker’ was de Duitse botanicus Carl Correns. Evenals Mendel deed hij onderzoek aan erwtenplanten en kwam tot dezelfde conclusies als zijn illustere voorganger. Via zijn vroegere leermeester Kurt Nageli, die Mendel had gekend, kwam hij erachter dat hij onbewust het werk van de Tsjechische monnik had bevestigd. Anders dan Hugo de Vries erkende hij dat ook ruimhartig in zijn wetenschappelijke publicatie.

Van ambacht naar wetenschap

In de tussentijd stonden de ontwikkelingen in de plantenveredeling niet stil. Zonder kennis van de wetten van Mendel waren talloos veel hoveniers, boeren, maar ook onderwijzers en edellieden bezig met het ontwikkelen van nieuwe variëteiten, ook wel rassen genoemd. Een bekend voorbeeld in eigen land is de hoofdonderwijzer Kornelis Lieuwis De Vries uit het Friese Suameer, die in 25 jaar zo’n 150 nieuwe aardappelrassen kweekte. Daarvan zijn er 149 terecht gekomen op de composthoop van de geschiedenis, maar een – Bintje – is tot op de dag van vandaag populair. (En vervloekt vanwege zijn gevoeligheid voor de aardappelzieke fytoftora.)

De herontdekking van de erfelijkheidswetten van Mendel en de mutatietheorie van De Vries zorgden voor een stroomversnelling in de plantenveredeling aan het begin van de vorige eeuw. Een van de mensen die heel snel doorhad wat deze nieuwe inzichten betekenden voor het verbeteren van landbouwgewassen, was de Russische botanicus Nicolaj Vavilov. Zijn leven en dood en de hoop en wanhoop van een gedreven wetenschapper worden mooi beschreven in de historische roman van Louise Fresco ‘De plantenjager uit Leningrad’.

Vavilov realiseerde zich dat er een schat aan erfelijke informatie ligt opgeslagen in de wilde voorouders van onze gewassen en in de rassen die in de loop van duizenden jaren zijn geselecteerd door vele generaties boeren. Eigenschappen zoals resistentie tegen ziekten en plagen, tegen hitte en droogte en tegen lage temperaturen – belangrijk voor Rusland met zijn hete zomers en koude winters. Tijdens meer dan honderd expedities naar voornamelijk onherbergzame streken verzamelde Vavilov duizenden zaden, vruchten en noten. Ze werden opgeslagen in het Instituut voor Toegepaste Botanie in Leningrad, waarvan hij tussen 1921 en 1940 de directeur was. Om kiemkracht te behouden, werden ze op gezette tijden uitgeplant in een van de over Rusland verspreide proefstations. En ze werden natuurlijk gebruikt voor het inkruisen van gewenste eigenschappen in landbouwgewassen.

Met zijn ongebreidelde verzamelwoede leverde Vavilov een enorme bijdrage aan het behoud van het genetisch erfgoed van de mensheid. Hij gaf de aanzet tot wat is uitgegroeid tot het eerdergenoemde netwerk van tientallen genenbanken, waarin zaden uit de hele wereld zijn opgeslagen. Met als back up de Wereldzadenbank op het eiland Spitsbergen, waar meer dan een miljoen zaden van meer dan zes duizend soorten liggen opgeslagen, diep onder het ijs.

Vavilov deed overigens meer dan verzamelen. Op basis van zijn vele reizen concludeerde hij dat genetisch verwante soorten vaak min of meer dezelfde eisen stellen aan hun omgeving. Daardoor is genetische variatie niet gelijkmatig over de wereld verdeeld, maar concentreert die zich in een aantal oorsprongsgebieden – tegenwoordig ook wel Vavilov centra geheten –  Het gaat om gebieden waar een groep organismen, zowel wild als gedomesticeerd, onderscheidende eigenschappen ontwikkelde. Daar is de diversiteit – het aantal variaties binnen een soort – het grootst. Vavilov identificeerde acht van die gebieden. Daaronder het Mediterrane gebied, waar de oorsprong ligt van granen als tarwe, haver, en gerst; Centraal Amerika voor maïs en Zuid-Amerika voor aardappelen. Als je op genen jaagt van bepaalde gewassen, moet je dus naar die oorsprongsgebieden, hoewel je tegenwoordig ook veel genetisch materiaal kunt vinden in genenbanken en zelfs in databanken.

Vavilov was lang niet de enige plantenjager. Nagenoeg onbekend in Nederland, maar wereldberoemd in de Verenigde Staten is Frank Nicolaas Meijer (1875 – 1918). Hij begon zijn carrière bij de Hortus in Amsterdam waar hij een paar jaar werkte onder leiding van de eerdergenoemde Hugo de Vries, herontdekker van Mendels erfelijkheidswetten. Vanaf 1905 ging hij in opdracht van het Amerikaanse ministerie van landbouw viermaal voor jaren op reis door Azië. Bij elkaar verzamelde hij 2500 verschillende planten en beschreef van elk van hen nauwkeurig de vindplaats en de interessante eigenschappen, zoals winterhardheid en smaak. In Amerikaanse archieven zijn ook nog de nodige brieven te vinden waarin hij geestdriftig verslag doet van zijn vondsten, maar ook van bijzondere persoonlijke ontmoetingen. Frank N. Meyer, zoals hij in de Verenigde Staten heet, verongelukte in 1918 in de rivier de Yangtze in Zuid-China. Hij viel overboord, terwijl hij na een expeditie van twee jaar weer op weg was naar huis.

Ideologie verdringt de wetenschap

De Russische plantenjager Vavilov moest zijn jacht op planten uiteindelijk eveneens met de dood bekopen, geen verdrinkingsdood zoals Meyer maar dood door uithongering. Terwijl hij zich bezighield met zijn wetenschappelijk werk, beleefde zijn vaderland turbulente tijden. Door het bondgenootschap met Servië werd het land de Eerste Wereldoorlog ingerommeld. Het Russische leger bleek geen partij voor de Duitsers in de Slag bij Tannenberg (1914) en in de daaropvolgende periode leden de Russen grote verliezen. Het volk was oorlogsmoe en in 1917 werd Tsaar Nicolaas II gedwongen om af te treden. In november van dat jaar grepen de bolsjewieken onder leiding van Lenin de macht.

Vanwege het grote belang voor de Russische voedselvoorziening kon Vavilov zijn werk onder de eerste generatie bolsjewieken in relatieve rust voortzetten. Dat veranderde na het overlijden van Lenin en de daaropvolgende machtsgreep van Stalin. Niet meteen maar heel geleidelijk. Stalin was nogal gecharmeerd van ene Trofim Lysenko (1898-1976), een zelfbenoemd landbouwkundige, die niets moest hebben van de evolutietheorie van Darwin en de erfelijkheidswetten van Mendel. Volgens Lysenko kon je planten ‘trainen’ om zich aan te passen aan andere omstandigheden. Door bijvoorbeeld tarwezaden bloot te stellen aan de vrieskou, zouden die zelfs boven de poolcirkel tot wasdom kunnen komen.

Die theorie paste uitstekend bij de ideologie van Stalin om binnen een generatie De Nieuwe Mens te scheppen. Bovendien leek de door Lysenko voorgestelde aanpak veel sneller en efficiënter voor het ontwikkelen van nieuwe, hoogproductieve gewassen, aangepast aan de Russische omstandigheden, dan het moeizame kruisen en terugkruisen van de plantenveredelaars, een proces van jaren. En Stalin had haast. Met zijn Eerste Vijfjarenplan (1928-1932) wilde hij de Sovjet-Unie opstoten in de vaart der volkeren door geld te onttrekken uit de landbouw voor investeringen in de zware industrie.

Vavilov trad zijn opponent met enige toegeeflijkheid tegemoet – hij mocht zelfs een lezing houden op een congres van plantenveredelaars. Desondanks voelde Lysenko zich niet geaccepteerd door ‘de wetenschap’ (terecht natuurlijk) en stimuleerde hij zijn politieke vrienden om aan de stoelpoten van Vavilov te zagen. Uiteindelijk met succes. Tijdens zijn laatste expeditie naar Oekraïne werd de Plantenjager uit Leningrad min of meer ontvoerd en afgevoerd naar de beruchte Lubjankagevangenis op beschuldiging van spionage en sabotage. In 1941 werd Vavilov ter dood veroordeeld, een straf die later werd omgezet in twintig jaar gevangenisstraf. In 1943 stierf hij door uithongering. Je zou het de ironie van de geschiedenis kunnen noemen: een man die zijn leven wijdde aan het bestrijden van hongersnoden – die hij van dichtbij had meegemaakt – stierf de hongerdood.

Tegelijkertijd is het ook een waarschuwing. De overwinning van Lysenko’s ideologie heeft grote gevolgen gehad voor de landbouw in de voormalige Sovjet-Unie. In 1988, de periode van glasnost en perestrojka, aan de vooravond van het uiteenvallen van Sovjet-Unie was ik een paar weken in Moskou. Onder andere voor een interview met de wetenschappelijk directeur van het Shemyakin Instituut voor Bio-organische Chemie (N&T aug. 88). Het instituut werd in 1959 opgericht om de problemen in de biologie (een eufemisme voor Lysenkoisme) op te lossen.

Aan het eind van de jaren vijftig nam de kritiek op Lysenko toe, omdat de voorspelde successen uitbleven, maar zijn macht was nog zo groot dat die kritiek niet hardop kon worden geuit. Zelfs in 1988, twaalf jaar na de dood van Lysenko, was men voorzichtig. Een van de mensen met wie ik sprak had het over een ‘beschamende periode’ in de geschiedenis van de Sovjet-Unie, maar wilde – ondanks de glasnost – niet bij naam genoemd worden, zelfs niet in een artikel in het verre Nederland. “De wetenschap werd bepaald door de grootste schreeuwer, niet door het experiment”, vertrouwde hij me toe. “Op het hoogtepunt van zijn politieke macht kon Lysenko zelfs beweren dat tarwezaden, mits onder de juiste omstandigheden gekweekt, rogge voortbrachten.”

Hedendaags Lysenkoisme

De geschiedenis herhaalt zich niet, maar soms lijkt het er wel verdacht veel op. In Rusland werd de ontwikkeling van de plantenveredeling in de twintigste eeuw decennialang geblokkeerd door de politieke ideologie van het Lysenkoisme. Tweehonderd jaar eerder in de achttiende eeuw was het de heersende religie die het kruisen van planten blasfemisch achtte omdat Gods schepping volmaakt was. Sommige mensen vinden het niet terecht om religie en ideologie over een kam te smeren, maar als religieuze dogma’s worden gebruikt om de kudde in bedwang te houden, begint het toch verdacht veel op een ideologie te lijken.

Ook in onze tijd worden religieuze en ideologische argumenten ingezet tegen het sleutelen aan genen, zoals playing god in de discussies over genetische modificatie rond de eeuwwisseling. Ook het narratief van de tovenaarsleerling, dat schuilgaat achter de term Frankenstein voedsel heeft een dieperliggend religieus-animistische ondertoon: rommel niet met Moeder Natuur, want je weet niet wat de gevolgen zijn. En het verwijt dat moderne genetische technieken vooral de grote multinationale bedrijven in de kaart speelt, heeft ook een ondertoon van een oud narratief dat de duivel altijd op de grote hoop schijt en de kleine man het nakijken heeft.

Ook het verhaal van de biologische landbouw heeft een religieuze ondertoon. Volgens de richtlijnen moeten biologische boeren niet alleen afzien van het gebruik van kunstmest en synthetische bestrijdingsmiddelen, maar mogen er ook geen gewassen worden gebruikt die gemaakt zijn met moderne genetische technieken. Veredelingstechnieken worden ingedeeld in drie categorieën. Het veldniveau, waarmee bedoeld wordt het klassieke kruisen en selecteren van variëteiten met gewenste eigenschappen. Het celniveau, waarbij je het plantenembryo uit kruisingen opkweekt in een voedingsmedium en tenslotte het DNA-niveau, waarbij er aan het erfelijk materiaal wordt gesleuteld.

De eerste twee methoden zijn toegestaan, maar van het erfelijk materiaal, het DNA moet je afblijven. Ingrijpen is niet toegestaan, want – zoals biologisch plantenveredelaar Edith Lammerts van Buren het noemt – de plantencel is meer dan een zak legostenen. Het is een samenhangend, levend organisme met de cel als laagste eenheid van zelforganiserende leven. Zodra je de celwand verwijdert en gaat sleutelen aan organellen binnen de cel, ontdoe je de plant van zijn ‘eigenheid’. Een verder niet gedefinieerd begrip, dat in mijn oren toch een behoorlijke religieuze lading heeft.

Los daarvan zit ook iets tegenstrijdigs in het uitgangspunt dat je niet mag sleutelen aan het DNA. In de biologische winkel kun je bijvoorbeeld roze grapefruits kopen en ook pasta gemaakt van durum tarwe. En biologische biertjes. Het geval wil dat al die producten zijn gemaakt door het DNA van respectievelijk grapefruits, tarwe en gerst te behandelen met radioactieve straling of met kankerverwekkende chemicaliën, de zogenaamde klassieke mutagenese. Die techniek wordt al toegepast vanaf eind jaren dertig van de vorige eeuw. Daarbij worden vele, tamelijk willekeurige veranderingen in het DNA van de plant opgewekt. Voor het overgrote deel zijn die schadelijk voor het gewas, maar soms zit er een mutatie bij die bruikbaar is voor verdere veredeling. Alleen al met radioactieve straling zijn er meer dan 3000 nieuwe variëteiten ontwikkeld, waarvan er meer dan 1000 hun weg hebben gevonden naar de akker.

 

Intermezzo: Gouden rijst 

Het hedendaags Lysenkoïsme van organisaties als Greenpeace, Milieudefensie en andere organisaties heeft ook kwalijke gevolgen, met name voor de gezondheid van jonge kinderen in de Global South. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie zouden zo’n 250 miljoen kinderen in de peuter- en kleuterleeftijd kampen met een tekort aan vitamine A in hun voeding. Jaarlijks sterven zo’n 2,5 miljoen kinderen aan ziekten die worden veroorzaakt door dat tekort.

Ongeveer 25 jaar geleden slaagde Ingo Potrykus en Peter Beyer, twee Zwitserse onderzoekers, erin om een variant van rijst te maken die en bescheiden hoeveelheid bèta-caroteen bevatte, een stof die in het lichaam wordt omgezet in vitamine A. Een paar jaar later kwamen er nieuwe varianten op de markt die een veelvoud aan vitamine A bevatten. Voldoende in ieder geval om voor 50 tot  90 procent te voorzien in de behoefte aan vitamine A bij peuters en kleuters. Ideaal, zou je denken, maar dat was buiten de waard gerekend in dit geval buiten Greenpeace.

Deze organisatie voerde en voert nog steeds een felle campagne tegen de toelating van Gouden Rijst, omdat het hier gaat om een variant waarin soortvreemde genen zijn ingebouwd. Een genetisch gemodificeerd gewas, een Frankenstein Food. De hoeveelheid vitamine A zou niets voorstellen (ruimschoots weerlegd); productie ervan zou alleen agromultinationals in de kaart spelen (bedrijven hebben afgezien van licenties) en er zouden onbedoelde effecten zijn die mogelijk een gevaar opleveren voor de volksgezondheid (in twintig jaar niets van gebleken).

In 2016 waren wetenschappers het beu. In een open brief aan Greenpeace, de Verenigde Naties en regeringen wereldwijd drongen ruim honderd Nobelprijswinnaars er op aan om hun campagne tegen genetisch gemodificeerde rijst en andere gewassen stop te zetten. Bij regeringen drongen ze erop aan om zich ervoor in te zetten dat alle boeren de beschikking zouden krijgen over zaden, die verbeterd zijn dankzij moderne technologie. “Hoeveel arme mensen”, zo besloten ze hun oproep, “moeten er nog sterven, voordat we de acties van Greenpeace beschouwen als een misdaad tegen de menselijkheid.”

Einde intermezzo

 Inmiddels is het ruim een halve eeuw geleden dat er voor het eerst een soortvreemd gen werd ingebouwd in het erfelijk materiaal van een bacterie. Door de mens moeten we erbij zeggen, want in de natuur gebeurt het regelmatig dat genen zich ‘horizontaal’ dat wil zeggen tussen verschillende soorten verplaatsen. Ons eigen DNA bijvoorbeeld bestaat volgens schattingen voor een kleine tien procent uit DNA afkomstig van andere organismen, voornamelijk virussen.

In 1996 geleden kwamen de eerste op commerciële schaal geteelde genetisch gemodificeerde sojabonen aan in de haven van Rotterdam. Het ging om sojabonen die bestand waren tegen Roundup Ready een bestrijdingsmiddel tegen onkruid. Met een blokkade probeerde Greenpeace het lossen van de sojabonen te beperken, maar dat mislukte. Sinds die tijd is het areaal genetisch gemodificeerde gewassen in de wereld gegroeid van anderhalf miljoen naar bijna 200 miljoen hectare. Veel van de beloften uit het prille begin – varkenskoteletten die aan de boom groeien – zijn (nog) niet uitgekomen, maar de enorme toename wijst er wel op dat boeren er baat bij hebben.

Recent onderzoek laat zien dat genetisch gemodificeerde gewassen zo’n 260 miljard dollar hebben bijgedragen aan het boereninkomen tussen 1996 en 2020. Dat komt neer op gemiddeld zo’n 112 dollar per hectare. De ‘winst’ bestaat voor een deel uit een hogere opbrengst per hectare en voor een iets groter deel uit minder gebruik van bestrijdingsmiddelen. Dat vertaalt zich in tot 70 procent hogere inkomsten voor de boer, waarbij kleine boeren in lage- en middeninkomenslanden hun winst het hardst hebben zien stijgen. Niet zo verwonderlijk dus dat in de afgelopen decennia steeds meer landen – na aanvankelijke aarzeling – de mogelijkheden voor de teelt van genetisch gemodificeerde gewassen hebben verruimd.

Een mooi voorbeeld is Bangladesh, meer in het bijzonder de teelt van aubergines. Hidde Boersma en Karsten de Vreugd maakten er in 2017 een mooie film over, “Well Fed”. Aubergines (brinjal) vormen na aardappelen en rijst een belangrijk onderdeel van het menu in Bangladesh, maar de teelt ervan ondervond grote problemen door insectenvraat. De bestrijding van die insecten kostte veel geld en leidde door onoordeelkundig gebruik ook vaak tot schade aan de gezondheid. In 2014 werd een genetisch gemodificeerde aubergine geïntroduceerd die bestand was tegen insecten. Deze genetisch gemodificeerde variëteit bevatte een gen afkomstig van de bodembacterie Bacillus thuringiensis. Die bacterie bevat een eiwit dat giftig is voor de rupsen van motten en vlinders. Daarom wordt hij ook vaak ingezet als biologisch bestrijdingsmiddel. Het gen van de bacterie dat codeert voor het giftige eiwit is inmiddels ingebouwd in een groot aantal gewassen, waaronder dus de Bengaalse aubergine.

Het succes van Bt brinjal laat zich waarschijnlijk het beste illustreren aan de snelheid waarmee boeren deze variëteit zijn gaan gebruiken. In het eerste seizoen 2013-14 waren dat er nog maar twintig, zeven jaar later waren dat er ruim 65.000. Dat is niet voor niks. Een studie, uitgevoerd in 2019 laat zien dat de opbrengst in kilo’s gemiddeld met twintig procent is gestegen. Bovendien zijn de kosten voor bestrijding van insecten ruim zestig procent lager terwijl de middelen die ze alsnog nodig hebben bijna de helft minder giftig zijn. Alles bij elkaar levert dat een verzesvoudiging op van de opbrengst per hectare vergeleken met niet-gemodificeerde aubergines. Ongeveer een vijfde van de boeren houdt een deel van het zaad over voor het volgende seizoen. Sterker nog, boeren uit de nabijgelegen deelstaten van India importeren illegaal Bt brinjal, omdat het in eigen land verboden is.

De verwachtingen van genetische modificatie voor veredeling waren indertijd wat te veel opgeklopt, maar dat geldt nog sterker voor de potentiële gevaren ervan. Ondanks de enorme uitbreiding van het areaal hebben zich de afgelopen jaren geen ‘ongelukken’ voorgedaan. Er zijn geen mensen ziek geworden of doodgegaan, integendeel zelfs, de gezondheid van met name arme boeren en hun families in ontwikkelingslanden is juist verbeterd door enerzijds meer inkomen, anderzijds minder blootstelling aan bestrijdingsmiddelen.

Er zijn wel onderzoeken geweest naar de relatie tussen genetisch gemodificeerd voedsel en kanker. Berucht is wat later de de Seralini-affaire is gaan heten. Giles-Eric Seralini is een Franse bioloog, hoogleraar aan de universiteit van Caen. In 2012 publiceerde hij de resultaten van een onderzoek waarbij ratten twee jaar lang genetisch gemodificeerde maïs te eten kregen. Het onderzoek was gefinancierd door Greenpeace, de Sustainable Food Alliance, een lobbygroep van bedrijven die biologische producten maken en verhandelen en Sevene Pharma, producent van homeopathische ‘medicijnen’.

Uit het onderzoek zou blijken dat vergeleken met de controlegroep ratten meer tumoren ontwikkelen als ze genetisch gemodificeerde maïs eten. De kritiek op het onderzoek was niet mals. Seralini had te weinig dieren gebruikt om zulke vergaande conclusies te trekken. Bovendien gebruikte hij Sprague Dawly-ratten, veelgebruikte laboratoriumratten die zeer snel tumoren ontwikkelen. De redactie van het wetenschappelijke tijdschrift trok het artikel terug, maar later werd het opnieuw gepubliceerd in een obscuur tijdschrift.

Wat betreft natuur en milieu zijn er evenmin schadelijke effecten gesignaleerd. In 1999 was er even sprake van opwinding over het lot van de Monarch vlinders in de Verenigde Staten. Entomoloog (insectenkundige) John Losey publiceerde in de zomer van dat jaar de resultaten van een laboratoriumonderzoek waaruit zou blijken dat de larven van de vlinders stierven na het eten van stuifmeel van genetisch gemodificeerde maïs. Dat stuifmeel zou onbedoeld terecht zijn gekomen op de bladeren van de zijdeplant (milkweed), de enige waardplant van de rupsen. De publicatie veroorzaakte behoorlijk wat ophef en de Monarch vlinder groeide uit tot symbool van verzet tegen genetische modificatie van landbouwgewassen. Een paar jaar later bleek echter dat de omstandigheden in het laboratorium waar Losey zijn experimenten had gedaan, volstrekt niet overeenkwamen met de situatie in het veld. Het effect van stuifmeel van genetisch gemodificeerde maïs blijkt in de praktijk verwaarloosbaar.

Europese aarzelingen

Ondanks de grote voordelen en de geringe risico’s van genetisch gemodificeerde gewassen wil de Europese Unie er nog niet aan. Als gevolg van een voornamelijk door emoties gedreven besluitvorming werd in 2002 (?) een procedure vastgesteld voor toelating van genetisch gemodificeerde gewassen die zo streng is, dat er sinds die tijd geen enkele variëteit is toegelaten. Het enige gemodificeerde gewas dat in enkele landen van de EU wordt geteeld is Mon810, een maïsvariëteit van Monsanto (inmiddels Bayer) die dankzij het ingebouwde gen van Bacillus thuringiensis resistent is gemaakt tegen de maïsboorder, een insect. Dat die variëteit nog wel geteeld mag worden is te danken aan het feit dat die al in 1998 was toegelaten.

De Europese Unie heeft zich ondertussen aardig in de vingers gesneden met een toelatingsprocedure die zo streng en duur is dat die eigenlijk neerkomt op een verbod. Ze heeft zich daarmee min of meer buitenspel gezet. In eerste instantie lukte het nog om lage inkomenslanden in Afrika en Azië onder druk te zettenen zo te voorkomen dat ze genetisch gemodificeerde gewassen gingen gebruiken. De aanvankelijk aversie in landen als Nigeria, Kenya, China, India en de Filippijnen is aan het kantelen ten gunste van ruimhartige toelatingsprocedures. Landen in Zuid-Amerika zoals Argentinië en Brazilië hadden die bocht al eerder genomen met als gevolg dat het overgrote deel van de sojabonen die Europa importeert en die via een omweg in de voedselketen terecht komen genetisch gemodificeerd is. Een klein deel van de sojastroom is gmo-vrij, maar daar moet je wel extra voor betalen. In 2021 was die gom-vrije soja circa 75 procent duurder.

De situatie voor de Europese Unie werd nog nijpender in 2018 met een uitspraak van het Europese Hof. Zes jaar daarvoor had er een kleine revolutie plaatsgevonden in het genetisch onderzoek. De Franse Emmanuelle Charpentier en de Amerikaanse Jennifer Doudna ontdekten namelijk een methode om een stukje van het immuunsysteem van bacteriën (clustered regularly interspaced short palindrome repeats, CRISPR) in combinatie met een enzym (Cas9) te gebruiken om erfelijk materiaal van allerlei organismen, inclusief planten en dieren, heel gericht te veranderen. Ook in de wetenschap komen revoluties niet van de ene dag op de andere. De crisprs waren al langer bekend en werden ook al benut om yoghurtbacteriën resistent te maken tegen virusaanvallen. De Nederlander John van der Oost mag in dat verband best in een adem genoemd worden met de beide dames, die voor hun ontdekking in 2020 trouwens de Nobelprijs kregen.

Het grote voordeel van CRISPR-Cas en verwante technieken is de precisie ervan. De werking ervan kun je vergelijken met het redigeren van een tekstbestand op je computer. Als je daar iets aan wil veranderen, gebruik je de zoekfunctie om het betreffende woord of zinsnede op te zoeken en vervolgens zet je met control C en control V de gewenste verandering op de goede plek. De techniek kun je in principe ook gebruiken om soortvreemde eigenschappen in te bouwen, maar het is veel slimmer om gebruik te maken van het enorme genetische reservoir binnen een soort.

In het Wageningse universiteitsblad Resource noemt Van der Oost als voorbeeld de tomaat. Het erfelijk materiaal van wilde tomaten beslaat circa 25 boeken van 1000 pagina’s. Onze gecultiveerde tomaat telt geen 25.000 bladzijden, maar misschien slechts 500. Onderweg, gedurende die duizenden jaren van selectie en veredeling zijn er tientallen, misschien wel honderden interessante eigenschappen verloren gegaan.

Met moderne technieken kun je heel snel het totale erfelijke materiaal (het genoom) van wilde tomaten in kaart brengen en kijken welke eigenschappen interessant zijn voor de hedendaagse tafeltomaat. Met CRISPR en vergelijkbare technieken kun je vervolgens die eigenschap heel gericht inbouwen. Dat betekent dat je veel gerichter kunt veredelen, maar ook veel sneller. In plaats van tien, twaalf jaar voor een nieuw tomatenras kan het nu binnen twee of drie jaar.

Zoals gebruikelijk werd ook deze techniek al snel weer beladen met hype en horror. Om met het laatste te beginnen, de horrorverhalen zijn een stuk zwakker dan die indertijd werden verteld rond ‘klassieke’ genetische modificatie waarbij soortvreemde genen worden ingebouwd. De kans op onbedoelde neveneffecten is dan ook een stuk kleiner dan bij genetische modificatie en zelfs kleiner dan bij klassieke veredelingsmethoden, zoals kruisingen en opwekken van mutaties met radioactieve straling (mutagenese).

Sterker nog, vanuit niet-dogmatische kringen in de biologische landbouw klinken zelfs pleidooien voor het omarmen van CRISPR en verwante methoden. Een paar jaar geleden interviewde ik Urs Niggli, voormalig directeur van het Zwitserse onderzoeksinstituut voor biologische landbouw (FiBL). Volgens hem heeft de milieubeweging op geen enkele manier hard kunnen maken dat deze nieuwe genetische precisietechnieken gevaarlijk zijn voor de gezondheid van mens, dier of plant. Wel zijn ze volgens hem essentieel om in het licht van de klimaatverandering het hoofd te bieden aan de groeiende vraag naar voedsel.

Tot zover de ‘horror’. Ook de hype moeten we met een paar korrels zout nemen, maar desondanks doet zich een aantal interessante ontwikkelingen voor, die smaken naar meer. Tarwesoorten bijvoorbeeld die minder gluten bevatten, een uitkomst voor mensen die daar allergisch of overgevoelig voor zijn. Of bladgroenten, zoals spinazie waarvan ijzer beter wordt opgenomen omdat ze minder oxaalzuur bevatten, de stof die de opname van ijzer belemmert. Een kwart van de vrouwen in Nederland heeft een ijzertekort, dus die zouden baat hebben bij een betere ijzeropname. Ook zijn er tomaten gemaakt die meer anti-oxidanten bevatten (stoffen die zouden beschermen tegen kanker). Of GABA (gamma-amino-boterzuur) een stof die de bloeddruk verlaagt.

In de landbouw worden de nieuwe genetische technieken ingezet om gewassen weerbaar te maken tegen ziekten en plagen. Nederlandse onderzoekers zijn er bijvoorbeeld in geslaagd om met een verwante techniek (cis-genese) in korte tijd aardappelrassen te ontwikkelen die bestand zijn tegen de fytoftora, een pseudoschimmel die in de negentiende eeuw tot grote hongersnoden leidde en nu alleen onder de duim kan worden gehouden door veelvuldig spuiten. Ook kan de weerbaarheid van gewassen tegen langdurige periodes van droogte, heftige regenval of verzilting worden verbeterd.

Voorlopig zijn het nog vooral beloften, maar plantenveredelaars spreken al wel van een paradigmaverandering, een omwenteling in hun vakgebied. Nieuwe ontwikkelingen in de genetica in combinatie met een aantal andere ontwikkelingen maken het mogelijk om nieuwe variëteiten te ontwerpen op de tekentafel. Of beter het computerscherm. Snelle ‘sequencers’ maken het mogelijk om van steeds meer variëteiten – inclusief wilde soortgenoten – de DNA-volgorde te bepalen. In grote databestanden liggen inmiddels enkele tientallen tot duizenden van die DNA-volgordes opgeslagen.

Van de kikkererwt bijvoorbeeld zijn inmiddels 3.000 varianten opgeslagen. Als je de DNA-volgorde hebt van een bepaald gen, bijvoorbeeld voor stengelgrootte, kun je in al die 3.000 genenkaarten op zoek gaan naar varianten daarvan. Daarvoor is het wel nodig dat je weet welke DNA-volgorde codeert voor die betreffende eigenschap. Voorheen gebeurde dat op het oog, maar tegenwoordig is ook deze ‘fenotypering’ vergaand geautomatiseerd. Dat betekent dat je enerzijds snel kunt vaststellen welke DNA-volgordes bij een bepaalde eigenschap horen. Anderzijds dat een veredelaar ook snel prototypes kan maken van gewassen die hij op de computer heeft ontworpen.

Een voorbeeld uit de praktijk zijn de anti-oxidanten in tomaten. De biochemische reacties waarmee anthocyaan, een van die antioxidanten wordt gemaakt, zijn bekend. De enzymen die daarvoor nodig zijn worden gecodeerd door een of meer genen. Als je die kent kun je in de databestanden op zoek naar varianten die de productie van anthocyaan verhogen. Veredelaars kunnen kortom veel gerichter zoeken in het enorme genetische reservoir, dat in de loop van tienduizenden jaren is ontwikkeld. De ontsluiting van het genetisch reservoir van tarwe kan, zo berekende een internationale groep van experts, leiden tot een verdubbeling van de opbrengsten in de wereld.

Hoge verwachtingen, juridische belemmeringen

Vanzelfsprekend willen Europese veredelaars mee in deze omwenteling. Vooral voor Nederland is dat belangrijk, want de helft van alle groentezaden en pootaardappelen die in de wereld worden gebruikt komt uit ons land. Die vooraanstaande positie hebben we voor een deel te danken aan ons gunstige klimaat en aan goede bodems, maar voor een groot deel ook aan wat ik de infrastructuur zou willen noemen. Naast onderzoeksinstituten moet je daarbij ook denken aan degelijke kwaliteitscontrole, waardoor afnemers van over de hele wereld de garantie hebben dat ze goed, ziektevrij uitgangsmateriaal ontvangen.

Grote verwachtingen dus van de nieuwe genetische technieken en alles wat daarbij hoort. Alleen… in 2018 besloot het Europese Hof van Justitie dat de nieuwe genetische technieken juridisch gezien een vorm van genetische modificatie zijn en dat gewassen dus onder de strenge toelatingsregels vallen die daarvoor gelden. Feitelijk kwam dat neer op een verbod op het gebruik van die technieken voor het maken van nieuwe variëteiten. Dat was een behoorlijke tegenvaller, temeer omdat de advocaat-generaal die het voorbereidend werk had gedaan, juist had voorgesteld om voor deze technieken een uitzondering te maken. Anders dan gebruikelijk ging het Hof daar dus niet in mee.

Nog merkwaardiger was dat het Hof wel een uitzondering maakte voor de ‘klassieke’ mutagenese, waarbij radioactieve straling en kankerverwekkende stoffen worden gebruikt om veranderingen in het erfelijk materiaal op te wekken. Weliswaar is dat ook genetische modificatie volgens het Hof, maar vanwege langdurig, veilig gebruik wordt daar een uitzondering voor gemaakt. Met als paradoxaal resultaat dat er ook in de biologische landbouw genetisch gemodificeerde gewassen worden geteeld.

Een kleine drie jaar – en een pandemie – later kwam de Europese Commissie met een voorstel om het gebruik van nieuwe genetische technieken te vergemakkelijken door de toelatingsprocedure te versoepelen. Zowel intern, binnen de Commissie dus, als extern werden de bekende bezwaren opgeworpen tegen het voorstel. Toch leek het heilig vuur bij de tegenstanders minder hevig te branden dan twintig jaar daarvoor. Op zich logisch, want in het voorstel van de Commissie ging het om technieken die nieuwe variëteiten van een gewas opleveren die ook via klassieke kruisingsmethoden gemaakt kunnen worden. De discussie ging vooral over octrooien op gewassen en daarmee samenhangend de macht van multinationale agrobedrijven en over de vraag of producten gemaakt met nieuwe genetische technieken al dan niet van een etiket moeten worden voorzien.

(Wordt vervolgd. Besluitvorming loopt nog)

Sneller en preciezer

Als er al een rode draad te vinden is in de geschiedenis van de plantenveredeling dan is het dat nieuwe methodes steeds weer verzet oproepen in de samenleving. Het kruisen van planten bijvoorbeeld werd tot in de 18e eeuw als godslastering gezien, omdat de god een volmaakte wereld had geschapen. Begin twintigste eeuw werd inteelt voor hybride kruisingen van ‘vaders’ met ‘dochters’ en ‘moeders’ met ‘zonen’ beschouwd als geweld tegen de aard van de plant. In de voormalige Sovjet-Unie werden inzichten uit de moderne genetica en evolutietheorie verkwanseld voor een ideologisch gemotiveerd lysenkoisme. Eind 20ste eeuw werd genetische modificatie in de ban gedaan waarbij zogenaamd rationele bezwaren werden gevoed door een onbestemd gevoel dat de techniek ‘onnatuurlijk’ is en dat we niet voor god moeten spelen. En in onze tijd wordt enerzijds de integriteit van de cel van stal gehaald om nieuwe genetische precisietechnieken af te wijzen.

Tegelijkertijd leert de geschiedenis dat technieken voor plantenveredeling belangrijke gereedschappen zijn om de uitdagingen waar we staan het hoofd te bieden. In de afgelopen zeventig jaar zijn de opbrengsten per hectare enorm toegenomen. Waren er in 1940 nog drie voetbalvelden nodig om een persoon van voldoende voedsel te voorzien, in 2020 was dat er nog maar een, een verdrievoudiging van de opbrengsten per hectare. In Nederland was er zelfs sprake van – gemiddeld – een vervijfvoudiging van de opbrengsten per hectare. Ruim de helft van die stijging is te danken aan de plantenveredeling.

Als we alle uitdagingen het hoofd willen bieden – stijging van de voedselproductie zonder uitbreiding van het areaal en met halveren van de milieubelasting – dan moeten de opbrengsten per hectare zelfs nog wat harder stijgen. Die ruimte is er, mede dankzij de nieuwe genetische technieken. In mijn ogen vormen ze een voortzetting van een praktijk die ruim tienduizend jaar geleden begon met het (kunstmatig) selecteren van planten. Er is dus geen enkel voedingsmiddel op je bord waarvan je kunt zeggen dat het niet genetisch is gemodificeerd. Het enige verschil is dat we onlangs hebben uitgevogeld hoe we dat sneller en preciezer kunnen doen.

Afbeelding: Vincent van Gogh, De Zaaier. Kröller-Muller