De drie ps van gentechnologie

People, planet and profit. Die drie p’s mogen er niet slechter op worden, wil een nieuwe technologie zich ‘duurzaam’ noemen. De laatste van het rijtje, het winstaspect, krijgt vaak ruime aandacht in onderzoeksverslagen. Afstudeerder scheikundige technologie Igor Nikolic (26) verdiepte zich ook nadrukkelijk in de gevolgen voor mens en natuur van een nieuwe technologie: het genetisch veranderen van landbouwgewassen.

Duurzaamheid is voor Nikolic niet zomaar een interesse, maar een missie. De duurzame aantekening die hij op zijn bul krijgt staat niet voor een paar losse groene vakjes die hij volgde; duurzaamheid vormt een rode -of liever groene- draad door zijn studie sinds hij het eerstejaarsvak ‘chemie en samenleving’ volgde. Zijn enthousiaste medewerking aan dat vak als student-assistent leverde hem twee jaar geleden een uitnodiging op voor een conferentie over duurzaamheid in de Verenigde Staten.

,,Mijn huidige Leidse afstudeerbegeleidster hield daar een lezing over het onvermogen van milieuonderzoekers om het risico van genetisch gemodificeerde gewassen te kwantificeren”, vertelt Nikolic. ,,Ik zag dat juist als een uitdaging en heb na afloop contact met haar opgenomen.” Hij formuleerde zelf een projectvoorstel voor zijn afstudeeronderzoek, waarbij Nikolic naar eigen zeggen het vruchtbare midden koos tussen de Leidse creativiteit en Delftse systematiek.

BSE-crisis

,,De winstgevendheid van de gentechnologie zit wel goed. Zaadproducenten verdienen veel aan nieuwe rassen”, evalueert Nikolic de p van profit. Over de effecten van gentechnologie van de mens heeft hij minder goed nieuws. De verdeling van de welvaart in de wereld, een belangrijke eis voor duurzaamheid, is niet gebaat bij de verkoop van dure Westerse zaden aan boeren in ontwikkelingslanden, volgens de scheikundige. Dat gentechnologie ook onveilig voedsel oplevert, gelooft Nikolic echter niet. ,,De obsessie van het Westen met zijn voedsel is te begrijpen na bijvoorbeeld de BSE-crisis, maar elke deskundige weet dat gentechnologisch voedsel geen nadelig effect op de gezondheid heeft.”

De voedseldiscussie overschaduwt volgens hem het ware gevaar: de verspreiding van kunstmatig in landbouwgewassen ingebrachte genen naar natuurlijke verwanten rondom de akkers. Een probleem met de p van planet dus. Om het risico van de verspreiding van genen te analyseren ontwierp de afstudeerder een computermodel dat dit fenomeen nabootst en visualiseert.

,,Dit model doet nog geen betrouwbare kwantitatieve voorspellingen”, relativeert Nikolic bij voorbaat. ,,Het is een instrument om gedachte-experimenten te ondersteunen wanneer de intuïtie tekort schiet.”

Nikolic koos voor een onorthodoxe aanpak. Zijn model bestaat niet uit een verzameling differentiaalvergelijkingen, vaak de basis van dynamische modellen, maar uit een groot rooster met vakjes. De eigenschappen van die vakjes veranderen elke tijdstap door interactie metnaburige vakjes. In zijn geval stelt het rooster een stuk aarde voor, de vakjes zijn planten en een tijdstap is een generatie. Hij toont op zijn computerscherm een veld met rode, groene, gele en blauwe vierkantjes die respectievelijk genetisch veranderde planten en steeds minder daaraan verwante planten voorstellen.

Pijnlijk

Wanneer de simulatie start vormt elke plant stuifmeel en eicellen met daarin de helft van de genetische informatie van de ouderplant. Volgt het uur U: de bestuiving. De onderlinge afstand en verwantschap van de planten in het veld bepalen met wiens pollen de eicel versmelt en zo het zaad vormt voor de volgende generatie.

De monitor toont een langzame verandering van het kleurenpatroon; de plantenpopulatie past zich aan de virtuele wereld aan. ,,De evolutie aan het werk”, becommentarieert Nikolic. ,,De wereld bepaalt welke genetische eigenschappen de fitste plant opleveren. De fitste vormt het meeste stuifmeel. Hierdoor neemt de gemiddelde fitheid van het veld almaar toe.”

,,Het model vertoont vaak uitkomsten die je al verwachtte”, zegt Nikolic, ,,maar is zeker geen open deur.” Hij illustreert zijn punt met het voorbeeldscenario waarbij hij de afstand waarover pollen verwaaien verkleinde. Tegen de verwachting in bleek een fitheidverhogend ‘nieuw’ gen de virtuele wereld sneller te veroveren dan voorheen. ,,Door de meer lokale verspreiding werd de concentratie stuifmeel rondom de genetisch gemodificeerde planten zo hoog dat het bijna elke buurplant bevruchtte. Dit versnelde uiteindelijk toch de verspreiding”, verklaart Nikolic de uitkomst.

Hij concludeert uit zijn studie dat je de verspreiding van onnatuurlijke genen in een open omgeving nooit kunt tegengaan. Het verbouwen van transgene planten is dus niet duurzaam. ,,Een pijnlijke conclusie”, zegt hij, ,,als je bedenkt dat wereldwijd meer dan veertig miljoen hectare landbouwgrond met genetisch gemodificeerde gewassen is ingezaaid. Dat is tienmaal het oppervlak van Nederland.”

People, planet and profit. Die drie p’s mogen er niet slechter op worden, wil een nieuwe technologie zich ‘duurzaam’ noemen. De laatste van het rijtje, het winstaspect, krijgt vaak ruime aandacht in onderzoeksverslagen. Afstudeerder scheikundige technologie Igor Nikolic (26) verdiepte zich ook nadrukkelijk in de gevolgen voor mens en natuur van een nieuwe technologie: het genetisch veranderen van landbouwgewassen.

Duurzaamheid is voor Nikolic niet zomaar een interesse, maar een missie. De duurzame aantekening die hij op zijn bul krijgt staat niet voor een paar losse groene vakjes die hij volgde; duurzaamheid vormt een rode -of liever groene- draad door zijn studie sinds hij het eerstejaarsvak ‘chemie en samenleving’ volgde. Zijn enthousiaste medewerking aan dat vak als student-assistent leverde hem twee jaar geleden een uitnodiging op voor een conferentie over duurzaamheid in de Verenigde Staten.

,,Mijn huidige Leidse afstudeerbegeleidster hield daar een lezing over het onvermogen van milieuonderzoekers om het risico van genetisch gemodificeerde gewassen te kwantificeren”, vertelt Nikolic. ,,Ik zag dat juist als een uitdaging en heb na afloop contact met haar opgenomen.” Hij formuleerde zelf een projectvoorstel voor zijn afstudeeronderzoek, waarbij Nikolic naar eigen zeggen het vruchtbare midden koos tussen de Leidse creativiteit en Delftse systematiek.

BSE-crisis

,,De winstgevendheid van de gentechnologie zit wel goed. Zaadproducenten verdienen veel aan nieuwe rassen”, evalueert Nikolic de p van profit. Over de effecten van gentechnologie van de mens heeft hij minder goed nieuws. De verdeling van de welvaart in de wereld, een belangrijke eis voor duurzaamheid, is niet gebaat bij de verkoop van dure Westerse zaden aan boeren in ontwikkelingslanden, volgens de scheikundige. Dat gentechnologie ook onveilig voedsel oplevert, gelooft Nikolic echter niet. ,,De obsessie van het Westen met zijn voedsel is te begrijpen na bijvoorbeeld de BSE-crisis, maar elke deskundige weet dat gentechnologisch voedsel geen nadelig effect op de gezondheid heeft.”

De voedseldiscussie overschaduwt volgens hem het ware gevaar: de verspreiding van kunstmatig in landbouwgewassen ingebrachte genen naar natuurlijke verwanten rondom de akkers. Een probleem met de p van planet dus. Om het risico van de verspreiding van genen te analyseren ontwierp de afstudeerder een computermodel dat dit fenomeen nabootst en visualiseert.

,,Dit model doet nog geen betrouwbare kwantitatieve voorspellingen”, relativeert Nikolic bij voorbaat. ,,Het is een instrument om gedachte-experimenten te ondersteunen wanneer de intuïtie tekort schiet.”

Nikolic koos voor een onorthodoxe aanpak. Zijn model bestaat niet uit een verzameling differentiaalvergelijkingen, vaak de basis van dynamische modellen, maar uit een groot rooster met vakjes. De eigenschappen van die vakjes veranderen elke tijdstap door interactie metnaburige vakjes. In zijn geval stelt het rooster een stuk aarde voor, de vakjes zijn planten en een tijdstap is een generatie. Hij toont op zijn computerscherm een veld met rode, groene, gele en blauwe vierkantjes die respectievelijk genetisch veranderde planten en steeds minder daaraan verwante planten voorstellen.

Pijnlijk

Wanneer de simulatie start vormt elke plant stuifmeel en eicellen met daarin de helft van de genetische informatie van de ouderplant. Volgt het uur U: de bestuiving. De onderlinge afstand en verwantschap van de planten in het veld bepalen met wiens pollen de eicel versmelt en zo het zaad vormt voor de volgende generatie.

De monitor toont een langzame verandering van het kleurenpatroon; de plantenpopulatie past zich aan de virtuele wereld aan. ,,De evolutie aan het werk”, becommentarieert Nikolic. ,,De wereld bepaalt welke genetische eigenschappen de fitste plant opleveren. De fitste vormt het meeste stuifmeel. Hierdoor neemt de gemiddelde fitheid van het veld almaar toe.”

,,Het model vertoont vaak uitkomsten die je al verwachtte”, zegt Nikolic, ,,maar is zeker geen open deur.” Hij illustreert zijn punt met het voorbeeldscenario waarbij hij de afstand waarover pollen verwaaien verkleinde. Tegen de verwachting in bleek een fitheidverhogend ‘nieuw’ gen de virtuele wereld sneller te veroveren dan voorheen. ,,Door de meer lokale verspreiding werd de concentratie stuifmeel rondom de genetisch gemodificeerde planten zo hoog dat het bijna elke buurplant bevruchtte. Dit versnelde uiteindelijk toch de verspreiding”, verklaart Nikolic de uitkomst.

Hij concludeert uit zijn studie dat je de verspreiding van onnatuurlijke genen in een open omgeving nooit kunt tegengaan. Het verbouwen van transgene planten is dus niet duurzaam. ,,Een pijnlijke conclusie”, zegt hij, ,,als je bedenkt dat wereldwijd meer dan veertig miljoen hectare landbouwgrond met genetisch gemodificeerde gewassen is ingezaaid. Dat is tienmaal het oppervlak van Nederland.”