Månedens Forsker Michael Broberg Palmgren

Da jeg i 1987 var færdig med mit speciale - som i øvrigt ikke kunne dokumentere nogen effekt af auxin på den oprensede pumpe - ville jeg gerne undersøge, om der var andet, der kunne aktivere pumpen. Men fordi jeg selv havde fundet på emnet, og ingen arbejdede med denne pumpe i Danmark, var der ikke nogen, der ville tage mig ind i deres forskningsgrupper. Dengang som nu skulle man helst kaste sig over noget, som lederen af en forskningsgruppe allerede havde udpeget som interessant.

Min censor på specialeprojektet, professor Christer Larsson, sagde så til mig, at jeg var velkommen på Lunds Universitet, hvis jeg kunne finansiere mig selv. Heldigvis var jeg så heldig at få et stipendium fra det statslige forskningsråd i Danmark til et ph.d.-forløb. 

Under mit ophold i Lund opdagede jeg ved et tilfælde, at min pumpes aktivitet steg mange gange, når jeg udsatte den for fordøjelsesenzymer, der ligner dem, som findes i menneskets mavesæk. Det viste sig, at enzymerne kun fjernede en lille bid af pumpen, mens resten af pumpen var intakt.

Jeg satsede og kaldte den lille bid for pumpens bremse. Og foreslog, at alt det, der i planten skal aktivere pumpen, først må neutralisere denne bremse. Det har siden vist sig at være korrekt, og det fund katapulterede min videnskabelige karriere.

Efter mit ophold i Sverige lykkedes det mig at få en postdoc-bevilling fra ’European Molecular Biology Organisation’ (EMBO) til at komme til ’European Molecular Biology Laboratory’ (EMBL) i Heidelberg. Her kom jeg til at arbejde under vejledning af professor Ramon Serrano, der som den første i verden netop havde isoleret et gen, der koder for protonpumpen. Hos ham lærte jeg nu alle de nye dna-teknikker at kende.

Indtil da havde jeg været hundredprocent grundforsker. Nu blev vi så inviteret til at tænke bredere. Selvom vi gennem årene har genereret virkelig megen ny viden om planter, er det meget lidt af den, der bliver udnyttet til samfundets bedste. 

Vi har på mange måder bedrevet elfenbenstårnforskning, ikke mindst på grund af debatten om genmodificerede afgrøder (gmo), der stadig er kørt fast og derfor har sat en stopper for udnyttelsen af vores viden. Samtidig har vi en masse udfordringer med at etablere et bæredygtigt fremtidigt jordbrug, og det er oplagt at bruge vores viden til at løse disse problemer.

Så vi satte os sammen – biologer, samfundsforskere, farmaceuter, jordbrugsøkonomer, filosoffer og jurister – for at finde ud af, hvordan vi kunne bruge det bjerg af viden, vi har. Vores bud skulle skrues sammen på en måde, som befolkningen ville acceptere, som bønderne kunne se fungere, som var juridisk mulig og desuden økonomisk rentabel. Projektet hed ’Plants for a changing world’, og det kom der en række meget citerede artikler ud af i årene 2015 til 2017.

Under dette samarbejde gik det op for os, at man slet ikke behøver den ’gamle’ forkætrede gmo- teknologi til at forbedre planter. Pointen er, at naturen allerede har udviklet planter med de gode egenskaber, som vi efterlyser i et bæredygtigt jordbrug. Det eneste, der mangler, er at få dem forædlet, så de giver et rimeligt udbytte. Vil vi eksempelvis have kulturplanter, der tåler salt, burde vi kunne tage udgangspunkt i vilde planter, der allerede er salttolerante.

Det fik mig til at interessere mig for genklippeværktøjet CRISPR. Det kom for alvor frem i midten af 2010’erne og er et meget præcist redskab til at klippe i organismers gener. Man klistrer ikke noget nyt ind, og derfor vil klippet som regel blot medføre, at planten mister en egenskab. Det kan for eksempel bruges, hvis man gerne vil fremme en plantes evne til at holde på frøene. 

Alle planter vil jo gerne smide og sprede deres frø, men i en landbrugssammenhæng er der mere brug for, at planten holder på sine frø, så intet går til spilde, og høstudbyttet øges. Hvis man klipper i et gen, der er vigtigt for frøspredningen, vil planten sandsynligvis holde bedre på sine frø.

Efterfølgende gik det op for mig, at man faktisk ikke engang behøver at benytte CRISPR. Man kan i virkeligheden bare tage og benytte sig af de mutationer, der allerede findes i den genetiske variation, der allerede findes i planterne på marken. For mutationer sker hele tiden – hvad enten det er tilfældigt eller målrettet, om det sker i naturen af sig selv eller hjælpes på vej af menneskehånd. I begge tilfælde gælder det om at finde eller skabe mutationer, der vil kunne øge udbyttet.

Lige nu arbejder jeg sammen med forskere på Carlsberg Laboratorium. De har udviklet en fantastisk teknologi, som de kalder FIND-IT, og som kan finde bestemte mutationer, der allerede er til stede og opstået tilfældigt i planterne.

Vi arbejder blandt andet sammen på forskningsprojektet ”Raising Quinoa”. Vi har valgt quinoa, fordi planten er meget sund og samtidig meget tolerant over for salt og tørke. På verdensplan er det et stort problem, at planter har svært ved at tåle salt. Det skyldes, at der mange steder i verden kunstvandes med vand fra undergrunden eller floder, der altid indeholder små rester af salt. 

Det efterlader salt i jorden som følge af afdampning. Når det er sket over meget lang tid, er jorden blevet så saltholdig, at intet kan vokse der. Tag for eksempel vore dages Syrien og Irak, hvor landbruget startede. I dag mener man, at jorden langs floderne Euphrat og Tigris er blevet ufrugtbar på grund af kunstvanding gennem tusinder af år.

Ud fra vores viden om de mutationer, der ledte til forædling af vores velkendte kulturplanter som eksempelvis hvede, byg og tomat, prøver vi nu at lede efter mutationer i quinoa, som - forudser vi - kommer til at optimere dens udbytte. Samtidig vil vi gerne finde ud af, hvorfor quinoa er så salttolerant.

Men jeg er også meget optaget af, hvordan vi får skabt helt nye afgrøder. Der findes 350.000 vilde planter i verden. Men ser vi på fødevaremarkeder på verdensplan, har vi blot forædlet cirka 200 af dem. Det tog eksempelvis 10.000 år at forædle den vilde hvede, så det blev til den plante, der nu giver os det daglige brød. I dag kender vi - på molekylært niveau - mange, måske de fleste, af de mutationer, der opstod i hveden på denne lange rejse.

Det bringer os hen til den hypotese, at vi vil kunne forædle andre planter, som vi i dag ikke benytter som afgrøder, hvis blot vi målrettet leder efter tilsvarende mutationer i dem. Hvede lignede jo engang vore dages plænegræs, der ligesom mange andre vilde græsser har den fordel, at de kun behøver at blive sået én gang. De er altså flerårige i modsætning til vore dages hvede, der skal sås hvert år.

Hvis vi i dag leder i plænegræs og finder og isolerer de mutationer, som gjorde hveden til en succes, kan vi måske udvikle en ny flerårig kornsort. For det er jo det, verden har brug for. At vi får mere ud af planterne med et mindre ressourceforbrug. 

Lige præcis det arbejder vi med på projekt DEEPROOTS, der ledes af Carlsberg Laboratorium med støtte fra Innovationsfonden. Her prøver vi at forædle flerårig hvedegræs - en græs der ligner hveden, som den så ud for 10.000 år siden.

Vi har brug for, at jordbruget kræver færre af vores ressourcer og dermed bliver mere bæredygtigt. I Europa har der længe været stor modstand blandt økologiske landmænd, NGO’er og interesseorganisationer mod de nye teknologiske landvindinger. Det gælder blandt andet det, vi kalder præcisionsmutagenese, som CRISPR kan hjælpe til med, og som vil kunne hjælpe os med målrettet at optimere planteudbyttet.

Men sagen er, at hvis vi skal have et mere bæredygtigt jordbrug i fremtiden, er vi nødt til at udvikle planterne. For det siger sig selv, at hvis udbyttet af en plante er det halve af, hvad det kunne have været, bliver planten nødt til at blive dyrket på dobbelt så stort et areal, hvis udbyttet skal opretholdes. Men hvor skal den jord komme fra?

Hvis en plante kan trives på lidt plads frem for meget og vokse godt i stærk sol og saltholdig jord uden tilsætning af store mængder gødning og vand - og samtidig har lange flerårige rødder, der binder luftens kuldioxid - ja så er den mere attraktiv at dyrke end planter, der kræver meget plads, vand, gødning etc. Vi har redskaberne. Nu handler det bare om, at vi bruger dem på bedst mulig måde. Det er det, jeg har tænkt mig at bruge resten af mit arbejdsliv på.