Seit seiner Gründung im Jahr 2012 REIF hat sich auf fast hundert Forscher auf vier Kontinenten ausgeweitet. Longs Hoffnung ist, dass das Projekt zusätzlich zu den NPQ- und Bypass-Optimierungen ein halbes Dutzend anderer Möglichkeiten zur „Verbesserung“ der Photosynthese finden wird. Ein Team in Australien untersucht, wie die Reise von Kohlendioxid zu RuBisCo beschleunigt werden kann, und ein Team in England untersucht, was passiert, nachdem RuBisCo seine Arbeit erledigt hat. Der nächste Schritt wäre, diese genetischen Veränderungen in weltweit bedeutende Nutzpflanzen einzubringen – neben Soja und Kartoffeln, REIF arbeitet mit Mais, Kuherbsen und Maniok – und dann mit lokalen Sorten. (Bauern in verschiedenen Teilen der Welt pflanzen verschiedene Mais- und Manioksorten an, die für lokale Bedingungen gezüchtet wurden.)
Long ist besonders daran interessiert, photosynthetisch aufgemotztes Saatgut an Bauern in Subsahara-Afrika zu liefern, einer Region, die nicht viel von den Ertragssteigerungen der ursprünglichen Grünen Revolution profitierte. Heute sind dort mehr als zweihundert Millionen Menschen chronisch unterernährt.
„Wenn wir Kleinbauern in Afrika Technologien zur Verfügung stellen können, die mehr Nahrungsmittel produzieren und ihnen eine bessere Lebensgrundlage bieten, motiviert das das Team wirklich“, sagte mir Long. Eine der Bestimmungen der Gates Foundation ist, dass alle Durchbrüche, die aus REIF‘s Arbeit soll “zu einem erschwinglichen Preis” Unternehmen oder Regierungsbehörden zur Verfügung gestellt werden, die Saatgut an Bauern in den ärmsten Ländern der Welt liefern.
Vor jedem von REIF‘s Kreationen könnten in Subsahara-Afrika gepflanzt werden, aber auch anderswo müssten alle möglichen Lizenzen eingeholt werden. (Die Gen-Editing-Techniken, die Long und seine Kollegen verwenden, sind oft selbst patentiert.) Dann müssten die veränderten Gene von der zuständigen Behörde des betreffenden Landes genehmigt und in lokale Sorten gezüchtet werden. Bisher haben nur eine Handvoll afrikanischer Länder gentechnisch veränderte Pflanzen in Ordnung gebracht, und die meisten Zulassungen betrafen gv-Baumwolle. Eine kürzlich durchgeführte Studie stellte fest, dass mindestens zwei Dutzend gentechnisch veränderte Nahrungspflanzen – einige für Insektenresistenz, andere für Salztoleranz modifiziert – bei den Regulierungsbehörden in der Region eingereicht wurden, aber noch in der Schwebe sind.
„Eine Vielzahl praktikabler Technologien steht weiterhin im Regal, häufig aufgrund von regulatorischen Lähmungen“, stellte die Studie fest. (In den USA werden praktisch alle angebauten Soja- und Maispflanzen gentechnisch verändert; andere zugelassene GV-Nahrungspflanzen sind Äpfel, Kartoffeln, Papayas, Zuckerrüben und Raps. In Europa hingegen sind GV-Pflanzen generell verboten.) Soweit die Einstellung zu gentechnisch veränderten Lebensmitteln in Subsahara-Afrika erhoben wurde, scheint die Mehrheit der Menschen ihnen gegenüber misstrauisch zu sein. Eine kürzlich in Simbabwe durchgeführte Studie ergab beispielsweise, dass fast drei Viertel der Befragten sie für „zu riskant“ hielten. Und Kleinbauern haben nicht genug Land, um Pufferzonen zu verlassen. Wenn sie also GV-Pflanzen anbauen, die sich gegenseitig bestäuben, könnten sich diese mit ihren nicht-GV-Nachbarn vermischen oder diese kontaminieren.
Als ich Long fragte, ob es ratsam sei, gentechnisch veränderte Sorten für den Einsatz in Ländern zu entwickeln, die sie nicht besonders wollen, sagte er mir bei einem Treffen mit REIF Forschern war Bill Gates eine ähnliche Frage gestellt worden.
„Seine Antwort war ‚Nun, die Dinge könnten sich ändern, wenn diese Vorhersagen über die Nahrungsmittelknappheit eintreten’“, sagte Long. ‘Und wenn sie eintreffen, wird es zu spät sein, um diese Nachforschungen anzustellen.’ ”
Vor etwa dreißig Millionen Jahren entwickelte eine Pflanze – niemand weiß genau welche, aber wahrscheinlich war es ein Gras – mit einem eigenen Hack, um die Photosynthese zu verbessern. Der Hack hat die Schritte des Prozesses nicht verändert; Stattdessen wurden neue hinzugefügt. Die neuen Schritte konzentrierten CO2 rund um RuBisCo, wodurch die Möglichkeit des Enzyms, einen Fehler zu machen, effektiv eliminiert wird. (Um die Fließband-Metapher zu erweitern, stellen Sie sich einen Arbeiter vor, der von Kistenladungen mit den richtigen und keinem der falschen Teile umgeben ist.) Zu dieser Zeit sank der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre – ein Trend, der sich mehr oder weniger fortsetzen würde, bis Die Menschen haben herausgefunden, wie man fossile Brennstoffe verbrennt – obwohl der Hack die Anlage etwas Energie kostete, bot er einen Nettogewinn. Tatsächlich erwies es sich als so nützlich, dass bald andere Pflanzen folgten. Was heute als C4-Photosynthese bekannt ist, entwickelte sich in 19 verschiedenen Pflanzenfamilien mindestens fünfundvierzig Mal unabhängig voneinander. (Der Begriff „C4“ bezieht sich auf eine Vier-Kohlenstoff-Verbindung, die in einem der ergänzenden Schritte hergestellt wird.) Heutzutage sind mehrere der wichtigsten Nutzpflanzen der Welt C4, darunter Mais, Hirse und Sorghum, sowie mehrere der weltweit wichtige Unkräuter, wie Crabgrass und Tumbleweed.
Die C4-Photosynthese ist nicht nur effizienter als die gewöhnliche Photosynthese, die als C3 bekannt ist. Außerdem benötigt es weniger Wasser und weniger Stickstoff und damit auch weniger Dünger. Vor ungefähr fünfundzwanzig Jahren kam ein Pflanzenphysiologe namens John Sheehy auf eine Idee, die viele andere Pflanzenphysiologen für eine absurde Idee hielten. Er entschied, dass Reis, der eine C3-Pflanze ist, in eine C4-Pflanze umgewandelt werden sollte. Sheehy stammte wie Long aus England, aber er arbeitete auf den Philippinen, in dem Forschungsinstitut, wo in den sechziger Jahren Züchter die Reissorten entwickelt hatten, die die Grüne Revolution auslösten. 1999 veranstaltete Sheehy ein Treffen am Institut, um seine Idee zu diskutieren. Die allgemeine Meinung der Teilnehmer war, dass dies unmöglich sei.
Sheehy gab nicht auf. Im Jahr 2006, kurz vor dem Ruhestand, berief er ein zweites Treffen zu diesem Thema ein. Wieder waren die Teilnehmer skeptisch. Aber dieses Mal entschieden sie, dass Sheehys Plan zumindest einen Versuch wert war. Jane Langdale, eine Pflanzenbiologin aus Oxford, war unter den Forschern beim zweiten Treffen. “Es gab das Gefühl, dass es jetzt oder nie war”, sagte sie kürzlich, als ich mit ihr über Zoom sprach. “Entweder mussten wir jüngere Leute dafür interessieren oder die Chance verpassen.” So entstand das C4 Rice Project, das Langdale heute leitet. (Sheehy starb 2019.)
Das C4 Rice Project könnte man sich vorstellen als REIF‘s kantiger Cousin. Auch sie wird von der Gates Foundation finanziert, und auch sie zielt darauf ab, die Welt zu ernähren, indem sie vom Chloroplasten aufwärts neu entwickelt wird. „Angesichts der Tatsache, dass der C4-Pfad bis zu 50 % effizienter ist als der C3-Pfad, würde die Einführung von C4-Merkmalen in eine C3-Pflanze dramatische Auswirkungen auf den Ernteertrag haben“, heißt es auf der Website des Projekts.
Was die Arbeit so herausfordernd macht, ist, dass C4-Pflanzen nicht nur zusätzliche Schritte in der Photosynthese durchlaufen; Sie haben eine andere Anatomie. Unter anderem sind die Adern in den Blättern von C4-Pflanzen viel dichter als die von C3-Pflanzen, und dieser Abstand ist für das Unternehmen entscheidend. Am C4 Rice Project sind dreißig Forscher in fünf Ländern beteiligt. Einige der Wissenschaftler konzentrieren sich auf die Umwandlung der Blätter der Pflanze, andere auf die Veränderung ihrer Biochemie.
„Wir arbeiten daran, diese beiden Dinge parallel zu machen“, erklärte mir Langdale. “Aber letztendlich müssen wir beides machen.”
Das Projekt ist auf viele Hindernisse gestoßen; dennoch hat es sich vorwärts bewegt. Langdales Labor ist es gelungen, Reispflanzen mit einem größeren Volumen an Adern in ihren Blättern zu produzieren, obwohl das Volumen noch nicht ganz hoch genug ist. Andere Labore haben Reispflanzen entwickelt, die die entscheidende Vier-Kohlenstoff-Verbindung erzeugen; Diese Pflanzen gehen jedoch nicht den nächsten Schritt, nämlich einen der von RuBisCo zu packenden Kohlenstoffe aufzugeben.
„Als wir anfingen, dachten alle, wir seien verrückt“, sagte Langdale. „Und es war kein einfacher Weg. Aber ich denke, jetzt schauen und denken die Leute: Weißt du – sie machen tatsächlich Fortschritte.
„Ich weiß nicht, ob wir jemals Reis mit der vollständigen C4-Anatomie und der Biochemie herstellen werden“, fuhr sie fort. „Aber ich denke, wir werden auf dem Weg dorthin Dinge finden, die den Ertrag und die Effizienz verbessern, auch wenn es nicht der ganze Scherz ist.“
Ein paar Tage nachdem ich mit Langdale gesprochen hatte, wurden drei Dorfbewohner aus Punjabi auf dem Gelände einer Demonstration in der Nähe von Neu-Delhi von einem Lastwagen angefahren. (Die Opfer waren alle Frauen in den Fünfzigern und Sechzigern.) Im vergangenen Jahr haben Hunderttausende Bauern in Indien gegen die Regierung von Premierminister Narendra Modi protestiert, und Zehntausende lagerten monatelang entlang der führenden Straßen in die Hauptstadt.
Im unmittelbaren Sinne ist das Ziel des Zorns der Bauern eine Reihe von Gesetzen, die von Modis Partei durch das Parlament gedrängt werden; diese, befürchten sie, könnten zu einem Ende der staatlichen Preisstützung führen. Im tieferen Sinne gehen die Spannungen jedoch auf die Grüne Revolution zurück. Um die Bauern zu ermutigen, die ertragreicheren und durstigsten Reis- und Weizensorten anzubauen, führte die indische Regierung in den sechziger Jahren das Preisstützungssystem ein. Jetzt haben die Subventionen ein Übermaß an diesen Rohstoffen erzeugt, während deren Anbau die Grundwasserleiter des Landes erschöpft, und die Regierung will die Bauern dazu bringen, sich von den Ernten zu entfernen, zu deren Anbau sie sie einst gezwungen hatte. Für die Millionen Bauern des Landes, von denen die meisten weniger als fünf Hektar besitzen, scheinen Veränderungen des Status quo nur zu noch mehr Elend zu führen.
„Viele Leute würden argumentieren, dass die derzeit gewährten Preisstützungen kaum ausreichen, um die Produktionskosten zu decken“, sagte mir Sudha Narayanan, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Büro des International Food Policy Research Institute in Neu-Delhi. Doch die Bauern sind auf die Unterstützung angewiesen, um ihr Einkommen zumindest zu senken: „Sie gelten als eine Art Versicherung.“ Ende letzten Monats stimmte das Parlament überraschend für die Aufhebung der Gesetze, aber das hat die Proteste nicht beendet; Landwirte fordern nun eine Ausweitung der Preisstützung auf andere Kulturpflanzen.
Wie man eine zweite Grüne Revolution hervorbringt, ohne die Fehler der ersten zu wiederholen oder zu verstärken, ist eine Frage, die Hunde anstreben, um die Erträge zu steigern, insbesondere im Globalen Süden. Mit dem Klimawandel sind die Herausforderungen in vielerlei Hinsicht noch größer als in den sechziger Jahren. Die Forschungsinstitute, die dazu beigetragen haben, die ursprüngliche Grüne Revolution voranzutreiben, darunter das International Maize and Wheat Improvement Center in Mexiko, wo Norman Borlaug stationiert war, und das International Rice Research Institute auf den Philippinen, wo John Sheehy arbeitete, sind Teil von a Konsortium namens CGIAR. (Der Name stammt von der Beratungsgruppe für internationale Agrarforschung.) CGIAR befindet sich mitten in der Umstrukturierung.