Sie schaffen einen „Impfstoff“, damit Pflanzen Infektionen vermeiden und auf Agrochemikalien verzichten können

Trotz der großen Schäden, die sie für die Umwelt und die menschliche Gesundheit verursachen, nimmt der Einsatz synthetischer Pestizide weiter zu. Etwa 60 Jahre nach der Veröffentlichung des Buches „Silent Spring“ (1962), in dem die Biologin Rachel Carson die schädlichen Auswirkungen hochgiftiger Chemikalien wie DDT anprangerte, sind die Mengen an Insektiziden, Fungiziden und Herbiziden größer als je zuvor.

Laut dem Pestizidatlas (2023), herausgegeben von der Heinrich-Böll-Stiftung, hat sich der Markt für diese Pestizide in den letzten 20 Jahren verdoppelt. Gleichzeitig ist die Zahl der Betroffenen gestiegen: Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schätzt, dass es jedes Jahr weltweit 385 Millionen Vergiftungen und 200.000 Todesfälle durch diese synthetischen Produkte gibt, die in den Boden eindringen, ins Grundwasser gelangen oder Rückstände in Lebensmitteln hinterlassen .

Lateinamerika ist wie im Rest des globalen Südens, wo die Gesundheits-, Umwelt- und Sicherheitsvorschriften oft schwächer sind, die Region, in der sie am stärksten gewachsen sind: 119 % seit 1999, insbesondere getrieben durch den Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen wie Sojabohnen , entwickelt von denselben Unternehmen, die Herbizide herstellen.

„In Argentinien gibt es einen Missbrauch von Glyphosat. Was da gemacht wird, ist eine Katastrophe“, sagt der Molekularbiologe Federico Ariel, jüngster Gewinner des Unesco-Al-Fozan-Preises für junge Wissenschaftler, gegenüber SINC. „Es wird die neunfache empfohlene Dosis dieses Herbizids verwendet“, betont er.

Laut einer Umfrage der Nationalen Universität von La Plata sind 76,6 % des Obstes und Gemüses, das auf argentinischen Tischen landet, mit Pestiziden kontaminiert. Eine Untersuchung aus dem Jahr 2019 ergab, dass in dem südamerikanischen Land 107 Produkte verwendet werden, die in anderen Ländern verboten oder nicht zugelassen sind, von denen 33 % nach Angaben der WHO und der FAO (Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen) hochgefährliche Pestizide sind.) .

Die Klimakrise und der drohende Bedarf an immer größeren Nahrungsmittelmengen für die Weltbevölkerung stellen die Landwirtschaft vor enorme Herausforderungen.

„Um eine zweite grüne Revolution voranzutreiben, müssen wir dringend synthetische Pestizide durch weniger toxische Lösungen ersetzen“, sagt dieser argentinische Wissenschaftler vom Institut für Agrarbiotechnologie des Litoral (Conicet/Universidad Nacional del Litoral). In seinen Worten: „Die RNA-basierten Technologien, an denen wir arbeiten, ermöglichen es uns, die Produktivität von Nutzpflanzen zu sichern und gleichzeitig die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu schützen.“

Woraus bestehen diese Innovationen?

Wir haben eine Art Impfstoff für Nutzpflanzen entwickelt. Grundsätzlich geben wir Informationen an Pflanzen weiter. Wir zeigen ihnen einen Ausschnitt aus dem Genom eines Krankheitserregers. Es ist etwas sehr Ähnliches wie bei RNA-Impfstoffen gegen Covid-19. Dem Menschen müssen diese Impfstoffe injiziert werden, die dazu führen, dass wir Antikörper gegen das Coronavirus bilden. Aber Pflanzen sind in der Lage, RNA aufzunehmen. Wenn ihnen ein in RNA kodierter Abschnitt eines Krankheitserregers gezeigt wird, erkennen sie ihn als fremd und erzeugen Moleküle, kleine RNAs, um sich gegen Infektionen zu verteidigen.

Und wie wird es angewendet?

Mit einem Spray. Eine Person kann mit einem Rucksack um die Plantage gehen und die Pflanzen besprühen. Es geht aber auch mit dem Flugzeug.

Wie unterscheidet sich das von Pestiziden?

Dadurch, dass es keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt oder die menschliche Gesundheit hat. Derzeit werden in der Landwirtschaft Breitbandfungizide eingesetzt: Sie töten den pathogenen Pilz, vernichten aber auch alle guten Pilze im Agrarökosystem und alles, was sich dort befindet: die Mäuse, Kaulquappen und auch die Bienen, die als Bestäuber für die Landwirtschaft von entscheidender Bedeutung sind Stabilität des Ökosystems. Darüber hinaus verunreinigen sie das Wasser und gefährden die menschliche Gesundheit. Diese RNA-Technologie hingegen baut sich schnell ab, ohne Spuren zu hinterlassen, hilft bei der Beseitigung des Schädlings ohne die schädlichen Auswirkungen von Pestiziden und verändert das Genom der Nutzpflanzen nicht.

Um diese umweltfreundliche und gesundheitsfreundliche Lösung zu entwickeln, gründete er 2022 das Biotechnologieunternehmen „APOLO Biotech“ mit Sitz in der Stadt Santa Fe. Aber wie entstand die Idee?

Während meines Postdoc-Aufenthalts in Frankreich begann ich, mich mit der RNA-Biologie in Pflanzen zu beschäftigen. Irgendwann erkannten mein Team und ich, dass wir mit Pflanzen kommunizieren können, indem wir exogene RNA verwenden, die außerhalb dieser lebenden Organismen produziert wird, um sie zu „trainieren“, eine spezifische Immunantwort gegen Krankheitserreger zu entwickeln. Nach meiner Rückführung nach Argentinien im Jahr 2016 arbeiteten wir mit mehreren lokalen Gruppen zusammen, die in der Nanotechnologie arbeiten, und konnten die in allen Zellen vorhandenen RNA-Moleküle stabilisieren, wo sie eine grundlegende Rolle bei der Übertragung genetischer Informationen spielen, indem sie als Vermittler zwischen ihnen fungieren die DNA und Proteine.

Für welche Art von Pflanzen sind diese „Impfstoffe“ gedacht?

Im Allgemeinen werden in Lateinamerika alle Obst- und Gemüsesorten in stadtnahen Gebieten angebaut.

A priori für jede Art von Kulturpflanzen. Obwohl wir uns aus einem grundsätzlich sozialen Grund eher auf Intensivkulturen wie Obst und Gemüse konzentrieren: Sie sind für den direkten menschlichen Verzehr bestimmt. Im Allgemeinen werden in Argentinien und Lateinamerika alle Obst- und Gemüsesorten in stadtnahen Gebieten angebaut. Das Werfen von Agrochemikalien hat direkte Auswirkungen auf die Menschen. Außerdem essen wir am Ende die Rückstände dieser Pestizide auf einem Apfel oder einer Tomate. Wir führen Versuche mit Birnen und Äpfeln in Patagonien, Weinreben in Mendoza, Bananen im Norden Argentiniens, Kartoffeln, Salat und Tomaten durch. Und auch in Erdnüssen.

Auf welche Krankheitserreger konzentrieren Sie sich?

Besonders bei Pilzen und Viren. In der Landwirtschaft gibt es keine Chemikalien gegen Viren. Im Allgemeinen wird der Vektor, der es überträgt, abgetötet. Was wir tun, ist sehr spezifisch: Wir entwerfen RNA für diese oder jene Pilzart. Einer der von uns untersuchten Krankheitserreger ist Botrytis cinerea, ein Pilz, der Weintrauben sowie praktisch alle Obst- und Gemüsesorten befällt und Fäulnis verursacht. Derzeit wird es mit Agrochemikalien bekämpft.

Was passiert, wenn diese Krankheitserreger mutieren und resistent werden?

Apolo Biotech
Apollo Biotech. – SYNC

Durch Pflanzenzüchtung oder genetische Verbesserung befinden wir uns in der Landwirtschaft in einem permanenten Wettlauf mit Krankheitserregern. Es wird immer eine neue Variante geben, die erneut Nutzpflanzen befällt. Im Gegensatz zu synthetischen Pestiziden ist unser Projekt äußerst vielseitig: Wir können einen Pilz, der Bananen befällt und die Black-Sigatoka-Krankheit verursacht, sequenzieren und einen neuen RNA-Impfstoff entwickeln. Es ähnelt dem, was während der Covid-19-Pandemie geschah: Als neue Varianten des Coronavirus auftauchten, die gegen Impfstoffe wie Delta und Omicron resistent waren, sequenzierte das Unternehmen Moderna sie, ermittelte die Mutationen und produzierte einen neuen Impfstoff.

Markierte die Pandemie ein Vorher und Nachher für RNA-basierte Lösungen?

Absolut. RNA hat sich dank der Covid-19-Pandemie im Zentrum der Biotechnologie des 21. Jahrhunderts etabliert: Sie ist äußerst vielseitig. Es ist die universelle Sprache aller Lebewesen. Ich kann mit der Pflanze „sprechen“ und ihr sagen, wie sie sich gegen einen Krankheitserreger verteidigen soll. Vor der Pandemie wussten wir, wie es funktioniert. Aber die Arbeit mit RNA war sehr teuer.

Große Obstproduzenten werden nicht in der Lage sein, mit europäischen Ländern Handel zu treiben, wenn sie nicht auf diese Agrochemikalien verzichten

Mit dem Gesundheitsnotstand ist die Industrie rund um RNA stark gewachsen. Und dank dessen können wir heute RNA zu geringen Kosten herstellen und so mit einer herkömmlichen Agrochemikalie konkurrenzfähig sein. Der produktive Sektor rund um RNA wuchs so stark, dass die Kosten sanken. Was noch vor einigen Jahren wie eine Utopie schien, ist nun greifbar. Als wir anfingen, daran zu arbeiten, dachten wir, dass es uns ein Vermögen kosten würde. Vielleicht können wir es bald auf Sojabohnen anwenden, was ein großer Fortschritt wäre.

Denken Sie nicht, dass der Versuch, synthetische Pestizide zu ersetzen, ein etwas weltfremder Kampf ist?

Wir sind nicht die Einzigen. Es gibt bereits Teams in Australien, Frankreich und den Vereinigten Staaten, die damit beginnen, RNA für die Landwirtschaft zu untersuchen. Darüber hinaus hat die Europäische Union im Jahr 2020 eine Strategie namens „Farm to Fork“ verabschiedet, die einen Zeitplan zur Reduzierung des Einsatzes von Pestiziden um 50 % bis 2030 festlegt. Seitdem dürfen diese nicht mehr importiert werden. Obst und Gemüse mit Spuren von Agrochemikalien. Große Obstproduzenten wissen, dass sie den Handel mit europäischen Ländern nicht fortsetzen können, wenn sie nicht auf diese schädlichen Agrochemikalien verzichten. Dies eröffnete uns und den Unternehmen, die Alternativen zu synthetischen Pestiziden entwickeln, eine Nische voller Möglichkeiten.

Warum sind Ihrer Meinung nach die Bewohner der Großstädte Lateinamerikas von Pestiziden nicht sehr beunruhigt?

Weil sie sie nicht sehen. Dies ist in kleineren Städten in der Nähe von Bauernhöfen nicht der Fall. In Argentinien gibt es etwa 15.000 ländliche Schulen, die mit der landwirtschaftlichen Produktion koexistieren. In Provinzen wie Buenos Aires, Córdoba, Santa Fe und Entre Ríos sind die Bürger durch die ständigen, unkontrollierten Begasungen auf den umliegenden Feldern gefährdet. Dieses mangelnde Interesse der Bewohner großer städtischer Zentren führte zu einem starken Wachstum dieser synthetischen Produkte.

Darüber hinaus tragen Agrochemikalien zur Steigerung der Produktivität bei, haben jedoch katastrophale Auswirkungen. Der intensive Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden hat Wasser, Boden und Lebensmittel verunreinigt. Es bedarf dringend eines Paradigmenwechsels in der Lebensmittelproduktion in Argentinien und weltweit. Und zusätzlich zu dem, was sich bereits in der Pharmaindustrie zeigt, scheint das Potenzial von RNA-Technologien für eine nachhaltige Landwirtschaft grenzenlos.

Sie haben darauf hingewiesen, dass es zunächst notwendig ist, Pflanzen zu verstehen, um dann nachhaltige Landwirtschaftsstrategien zu entwickeln. Was fasziniert Sie an diesen Organismen am meisten?

Es gibt Wissenschaftler, die sich mit der Molekularbiologie von Pflanzen befassen, aber sie haben keinen einzigen Kaktus zu Hause. Das ist nicht mein Fall. Ich mochte Pflanzen schon immer. Als Kind hatte ich einen Garten. Meine Großmutter hat mir ihre ganze Liebe zu Pflanzen vererbt. Als Erwachsener, der im Labor arbeitet, habe ich ihn mehrmals gefragt, wie er es schafft, …

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