Domates fideleri, kameralarla dolu bir odada sıra sıra dizilmiş durumda. Henüz birkaç haftalık olan bu bitkiler, bilim insanlarının renk, sıcaklık ve fotosentezdeki en küçük değişiklikleri bile izleyebilmesi için sürekli gözetim altında tutuluyor.
Bu bitkiler, Hindistan'ın sıcaklık ve nem koşullarını taklit etmek üzere tasarlanmış bir ortamda yetişiyor. Hollanda'daki Wageningen Üniversitesi araştırmacıları, bitkilerin farklı stres faktörlerine verdiği tepkileri inceleyerek insan kaynaklı iklim değişikliğine karşı tarım ürünlerini daha dayanıklı hale getirebilecek genetik özellikleri ortaya çıkarmayı amaçlıyor.
Hollanda Bitki Ekofenotipleme Merkezi'nin (NPEC) program yöneticisi Rick van de Zedde, çalışmalarla ilgili şu bilgileri veriyor:
"Sıcaklığı ayarlayabiliyoruz. Bitkileri bir süre sıcaklık stresine maruz bırakabiliyoruz, kısa süreli dondurabiliyoruz. Böylece genç bitkiler üzerinde oldukça yıkıcı olabilecek gece donlarını simüle edebiliyoruz. Tuz ekleyerek tuzluluk da oluşturabiliyoruz."
Aslında bilim insanları, gezegendeki hemen her türlü koşulu simüle edebiliyor. Van de Zedde, "Buraya bitkiler için bir spor salonu diyebilirim" diyor.
Wageningen Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, kontrollü ortamlarda çok sayıda bitkinin gelişimini karşılaştırarak strese karşı hangi özelliklerin avantaj sağladığını belirlemeye çalışıyor.Fotoğraf: Manuel Vering/DW
Bitkileri anlamak neden önemli?
Bu araştırmalar giderek daha büyük önem taşıyor. Tarım geleneksel olarak öngörülebilir mevsimlere ve koşullara dayanıyor. Çiftçiler de ekimi ilkbaharda, hasadı sonbaharda yapmak gibi yerleşik hava modellerine göre planlama yapıyor.
Ancak toplumlar gezegeni ısıtan fosil yakıtları kullanmaya devam ettikçe artan küresel sıcaklıklar bu düzeni bozuyor.
Küresel ısınmanın yol açtığı daha sık sıcak hava dalgaları, daha uzun ve şiddetli kuraklıklar ile ağır seller tarımsal ürünleri giderek daha fazla tehdit ediyor.
Bu yaz sıcaklıkların hızla yükselmesinin ardından Almanya'nın bazı bölgelerindeki çiftçiler ürün kayıpları yaşanabileceği uyarısında bulunuyor. Fransa, Macaristan ve Birleşik Krallık dahil bazı ülkelerde tahıl üretiminde kayıplar şimdiden kayda geçti.
Dünya nüfusunun 2050 yılına kadar 10 milyara ulaşacağının tahmin edilmesi, yeterli gıda üretme baskısını artırıyor. Et tüketiminin artması da bu yarışı daha da zorlaştırıyor çünkü hayvan yemi için daha fazla tahıl yetiştirilmesi gerekiyor.
Aynı zamanda bitkiler veya hayvansal atıklar gibi organik maddelerden üretilen biyoyakıtlarda kullanılacak tarım ürünlerine yönelik talep de artıyor.
Bu nedenle araştırmacılar açısından artık soru yalnızca daha fazla gıdanın nasıl üretileceği değil, giderek zorlaşan koşullarda bunun nasıl başarılacağı.
Aşırı sıcaklar ve uzun süren kuraklık, Avrupa'da tarımsal üretimi giderek daha fazla zorluyor.Fotoğraf: Jens Büttner/dpa/picture alliance
İleri teknolojiyle geleceğe
"Tarımın Silikon Vadisi" olarak anılan Hollanda, tarımsal inovasyonda uzun süredir öncü ülkelerden biri. Nispeten küçük yüzölçümüne rağmen ülke, tarım ürünleri ihracatında değer bakımından ABD'nin ardından dünyada ikinci sırada yer alıyor.
Wageningen Üniversitesi'nin seralarında bilim insanları kuraklık, tropikal nem veya dondurucu geceler gibi çevre koşullarını yeniden oluşturuyor ve bitkileri çeşitli teknolojilerle izliyor.
Otomatik teraziler haftalar boyunca ağaç türlerinin ağırlığını her üç dakikada bir kaydederek ne kadar suya ihtiyaç duyduklarını ortaya çıkarıyor. Gelişmiş tarayıcılar ise bitkileri ve özelliklerini ölçmeye yarayan "fenotipleme" süreci kapsamında yaprakların hareketlerini takip ediyor.
Botanikçiler en iyi bitkileri seçebilmek için binlerce yıldır bitki örtüsünü inceliyor. Ancak bu işlemler geçmişte elle yapıldığı için hem yavaş ilerliyor hem de büyük emek gerektiriyordu.
Van de Zedde, süreci şöyle anlatıyor:
"Laboratuvardaki bütün bu ölçümler deneylerin büyüklüğünü sınırlıyordu. NPEC'de etrafınıza baktığınızda, tek bir deneyde binlerce bitkiden söz ettiğimizi görüyorsunuz."
İleri teknolojili seralarda farklı bitki çeşitleri karşılaştırılıyor. Araştırmacılar, çaprazlama yoluyla sıcaklık ve kuraklık gibi iklim streslerine daha dayanıklı özellikleri bir araya getirmeye çalışıyor.Fotoğraf: Manuel Vering/DW
Deneyler tarlaya taşınıyor
Laboratuvar ne kadar gelişmiş olursa olsun gerçek dünyadaki koşulları tamamen taklit edemiyor. Dolu fırtınaları, kuvvetli rüzgarlar veya farklı toprak sıcaklıkları gibi etkenleri yeniden oluşturmak hâlâ zor.
Üniversitenin yakınındaki deneysel arpa tarlaları bu nedenle önemli bir gerçeklik testi sunuyor. Araştırmacılar burada mobil görüntüleme teknolojilerini ve GPS konumlandırma sistemlerini kullanarak yüzlerce tarım ürünü çeşidinden veri topluyor.
Sera ve tarla sonuçlarını karşılaştırarak, değişen iklime dayanabilecek gıdaların üretilmesine yardımcı olacak bitki özelliklerini daha iyi belirleyebiliyorlar.
Van de Zedde, "Her şey dayanıklılıkla ilgili. Basitçe puan veriyoruz: Bu bitkiler strese nasıl tepki veriyor? Hangileri bununla başa çıkabiliyor, hangileri zarar görüyor?" diyor.
Araştırmacılar bu verilerden yararlanarak belirli stres faktörlerine dayanıklılıkla bağlantılı DNA profillerini görebiliyor. Daha sonra örneğin yüksek verimli bir çeşitle dayanıklı bir çeşidi çaprazlayarak her iki özelliği taşıyan daha dirençli yeni çeşitler elde edebiliyorlar.
Wageningen Üniversitesi'ndeki seralarda yapılan araştırmalarda farklı bitki çeşitleri karşılaştırılarak, çaprazlama yoluyla bitkilerin iklim streslerine daha dayanıklı özellikleri bir araya getirilmeye çalışılıyor.Fotoğraf: Manuel Vering/DW
Araştırmada bundan sonra ne olacak?
Bu araştırmada amaç, evrimi hızlandırmak. Araştırmayı finanse eden Hollanda hükümeti ve bitki ıslahı şirketleri, hangi çeşitlerin geliştirilmesine devam edileceğine karar verecek.
Ancak üniversitenin Genetik Laboratuvarı'nda doktora yapan Alan Pauls, bu sürecin bazı kesimler tarafından eleştirildiğini söylüyor:
"Yaşlı kuşakla konuştuğunuzda buna güvenmediklerini kesinlikle hissediyorum. Gıdanın ya da bitkilerin laboratuvara götürülmesinden söz ettiğiniz anda insanların aklına hemen GDO geliyor."
Genetiği değiştirilmiş organizmaların (GDO) genleri, belirli bir özellik kazanmaları amacıyla yapay olarak değiştiriliyor. Bunun yöntemlerinden biri, örneğin bir bakteriden alınan başka bir türe ait genin bitkiye aktarılması.
Avrupa Birliği'nde genetik modifikasyon yasalarla sıkı biçimde düzenleniyor ve kapsamlı güvenlik kontrolleri gerekiyor. Wageningen'deki deneylerin yalnızca yüzde 5'inde genetiği değiştirilmiş bitkiler kullanılıyor. Araştırmaların büyük bölümü, yeni özellikler oluşturmak yerine fenotipleme yoluyla mevcut özelliklerin seçilmesine ve böylece doğal süreçlerin hızlandırılmasına odaklanıyor.
Pauls, gıdaya fazla müdahalenin onu yapay hale getirdiği yönündeki düşüncenin artık eskidiğini düşünüyor:
"Bir makine kullanıldığı için mi bunun yapay olduğunu düşünüyoruz? Çok hızlı gerçekleştiği için mi ya da laboratuvarda yapıldığı için mi yapay sayıyoruz? Ben hâlâ pirinci orakla hasat edebilirim. Ama bu yöntem bir milyar insanı zamanında doyurabilir mi? Hayır."
