هل يمكن للنباتات فائقة القوة أن تكون أبطال أزمة المناخ؟ | أزمة المناخ
أنافي دفيئة محاطة بالإسفلت في الجزء الخلفي من مجمع تجاري في هايوارد، كاليفورنيا، على شواطئ خليج سان فرانسيسكو، هناك بحر يضم أكثر من 200 شتلة حور هجينة خضراء مورقة تتلهف للتحرر من أوانيها. من بينهم يقف مادي هول. يوضح هول، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة التكنولوجيا الحيوية المناخية Living Carbon، أن جميع الأشجار هي “الأشجار الأم”. لقد تم تعديلها وراثيا (هناك حوالي 100 خط مختلف) بهدف جعلها أفضل في امتصاص ثاني أكسيد الكربون (CO)2). تقوم الشركة الناشئة بنشر شتلات الأمهات إما للدراسة أو لإرسالها إلى دور الحضانة لإنتاجها على نطاق واسع.
وفي ربيع هذا العام، تمت زراعة نسخ من أربعة من سلالاتها الرئيسية على أراضٍ خاصة في جورجيا وأوهايو كمشاريع تجريبية لمراقبة عزل الكربون، من خلال شراكات مع ملاك الأراضي الراغبين. يتضمن نموذج أعمال Living Carbon بيع أرصدة إزالة الكربون، مع دفع مالكي الأراضي مقابل استخدام ممتلكاتهم. تمت زراعة حوالي 170.000 شتلة من أنواع مختلفة من الأشجار على مساحة حوالي 120 هكتارًا (300 فدان)، حوالي 5٪ منها عبارة عن أشجار حور معدلة وراثيًا: بدأت الشركة على نطاق صغير، مدركة لتجنب الزراعة الأحادية. يقول هول: “لا يهم أي مما نقوم به إذا بقي كل شيء في الدفيئة”.
هناك مشاريع جارية في جميع أنحاء العالم لهندسة النباتات وراثيا – وتحديدا المحاصيل – للحصول على سمات مثل إنتاجية أكبر، أو مقاومة الأمراض، أو الجفاف، أو تحمل الحرارة. لكن الجهود المبذولة لهندستها للقيام بعمل أفضل في سحب ثاني أكسيد الكربون2 الخروج من الغلاف الجوي لمحاربة أزمة المناخ بشكل مباشر أحدث.
شركة Living Carbon، التي تأسست في عام 2019 والتي تلقت 36 مليون دولار من تمويل رأس المال الاستثماري حتى الآن، هي في طليعة إرساء التكنولوجيا في الأشجار. وفي الوقت نفسه، تعمل حفنة من المؤسسات الأخرى، بما في ذلك مؤسستان علميتان رائدتان على مستوى العالم في كاليفورنيا، على معالجة كيفية تنفيذ ذلك على المحاصيل الزراعية. وقد تلقى كل من معهد سالك للدراسات البيولوجية في سان دييجو، ومعهد علم الجينوم المبتكر (IGI) في بيركلي، وهو مشروع مشترك بين جامعة كاليفورنيا في بيركلي، وجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو، مبالغ كبيرة من التمويل الخيري.
التأثير المحتمل لهذا النهج على ثاني أكسيد الكربون العالمي2 من الصعب قياس الانبعاثات – فالأمر يعتمد على مدى أهمية المكاسب، ومدى انتشارها. لكن أنصارها متفائلون بأنه إذا تم توسيع نطاقها فإنها يمكن أن تقدم مساهمة كبيرة وتكسب العالم بعض الوقت.
يستهلك الكربون
وذلك عن طريق زيادة كفاءة عملية التمثيل الضوئي، وهي العملية التي تستخدم بها النباتات الضوء والماء وثاني أكسيد الكربون2 لصنع السكريات التي تغذي نمو النباتات (مع الأكسجين كمنتج ثانوي) – أن أشجار الكربون الحي قادرة على التقاط المزيد من ثاني أكسيد الكربون2 مما يفعلون بشكل طبيعي. إن الغابات بكتلتها الحيوية الخشبية وأنظمة تجذيرها الكبيرة التي تدوم لعقود عديدة تشكل مخزناً مهماً للكربون على المدى الطويل – وإذا تمكنت أشجارها من القيام بعملية التمثيل الضوئي بشكل أفضل، تصبح هذه الأهمية مشحونة للغاية.
لكن زيادة كمية عملية التمثيل الضوئي التي يقوم بها النبات ليس بالأمر السهل. يتغلب الكربون الحي على هذا من خلال قصور دائرة عدم الكفاءة التي تعاني منها معظم النباتات أيضًا، والتي – على عكس النمط العام لعملية التمثيل الضوئي – تجعلها تمتص الأكسجين بانتظام وتطلق بعض ثاني أكسيد الكربون.2 في وضح النهار. يتلاعب الكربون الحي بهذه العملية لتوجيه ثاني أكسيد الكربون2 في نمو الأشجار. يقول هول: “لقد تعلمنا الكثير مما ثبت أنه يعمل بشكل جيد في نباتات المحاصيل، وكان ابتكارنا الكبير هو وجود سمة مماثلة تعمل في الأشجار”.
في بحث علمي نُشر في أبريل الماضي، ذكرت الشركة أنه في تجربة الدفيئة التي استمرت أربعة أشهر، زادت أشجار الحور المعدلة في الكتلة الحيوية بنسبة 35-53% مقارنة بضوابطها، أي ما يعادل إزالة 17-27% إضافية من ثاني أكسيد الكربون.2 من الجو. يقول هول إن هناك العديد من براءات الاختراع قيد التنفيذ الآن، وبالإضافة إلى عمليات الزراعة التجريبية، تجري حاليًا تجربة ميدانية صغيرة تشمل حوالي 600 شجرة في جامعة أوريجون لتأكيد النتائج.
من المفترض أن تتم زراعة All Living Carbon على أراضي التعدين أو الأراضي الزراعية المتدهورة حيث لا تنمو الأشجار حاليًا. وتهدف إلى زراعة حوالي 2400 هكتار (6000 فدان)، حوالي 4 ملايين شجرة) بحلول نهاية ربيع عام 2024 – نصفها تقريبًا سيتم تعزيز عملية التمثيل الضوئي. ولكن إذا استطاعت زيادة هذه المساحة إلى 1.6 مليون هكتار (4 ملايين فدان) بحلول عام 2030، فإن هذا يعني – بافتراض عمر 40 عامًا وأن الأشجار المعززة تستهلك الكربون بأعلى معدل لوحظ في تجارب الدفيئة – أكثر من 600 ميجا طن من الكربون. شركة2 محتجز، وهو حوالي 1.6% من ثاني أكسيد الكربون العالمي الحالي2 الانبعاثات. يقول هول إن هناك الكثير من الإمكانات نظرًا لوجود 60 مليون هكتار (148 مليون فدان) من الأراضي المتاحة لإعادة التشجير في الولايات المتحدة وحدها. تمكنت شركة Living Carbon من المضي قدمًا بسرعة مع الطيارين لأن الهيئات التنظيمية الأمريكية قضت بعدم الحاجة إلى تنظيم الأشجار باعتبارها نباتات معدلة وراثيًا: لم يكن هناك خطر من أن الجينات التي يتم إدخالها قد تجعلها أكثر غزوًا.
وفي الوقت نفسه، فإن تسليح المحاصيل لتكون أفضل في إزالة ثاني أكسيد الكربون2 يتطلب نهجا مختلفا. فهي أقصر عمرًا ويتم حصادها موسميًا؛ ما تبقى فوق وتحت الأرض يتحلل بسرعة، ويطلق ثاني أكسيد الكربون2 العودة إلى الغلاف الجوي. ينصب تركيز المحاصيل بعد ذلك على هندستها بحيث تكون أكثر قدرة على تخزين المزيد من الكربون تحت الأرض لفترة أطول. ومن الممكن أيضًا تكديس السمات، مما يجعل النباتات أفضل في التقاط الكربون وتخزينه.
يعمل علماء النبات في سالك على هندسة نباتات المحاصيل التي يطلقون عليها اسم “نباتات سالك المثالية” منذ عام 2017، على الرغم من أنه لم يتم تكثيف المشروع حتى عام 2019. وقد تلقى هذا العمل، تحت عنوان مبادرة تسخير النباتات (HPI)، أكثر من 127 مليون دولار من التمويل حتى الآن من مشروع TED Audacious، وصندوق Bezos Earth Fund، وشركة Hess Corporation، وهي شركة للتنقيب عن النفط والغاز وإنتاجهما.
تعتبر فول الصويا والأرز والقمح والذرة وبذور اللفت/الكانولا والذرة الرفيعة ونبات كوفر كريس (سلالة من نبات الصنوبر الحقلي) من المحاصيل المستهدفة حاليًا. إن زرعها على مساحة كبيرة من الأراضي يعني بالفعل أن هناك قدرة على إحداث تأثير كبير، كما يقول عالما النبات جوان تشوري وولفجانج بوش، المدير المؤسس والمدير التنفيذي لشركة HPI، على التوالي.
وينصب التركيز على تعديل المحاصيل بثلاث طرق يأملون أن تؤدي إلى تغييرات جذرية. وهي: جذور أكبر (المزيد من كتلة الجذر يعني عزل المزيد من الكربون)؛ الجذور التي تخترق التربة بشكل أعمق (في الأسفل، يكون النشاط الميكروبي أقل، لذلك يستغرق وقتًا أطول للتحلل، وعادةً ما يكون هناك المزيد من المعادن التي يمكن أن يرتبط بها الكربون لحبسه بعيدًا)؛ والجذور التي تنتج المزيد من البوليمر الغني بالكربون المسمى سوبرين. يتم إنتاج السوبرين بواسطة جميع النباتات البرية والمكون الرئيسي للفلين، ومن الصعب على الميكروبات أن تتحلل، لذلك يمكن أن يحافظ على الكربون محبوسًا تحت الأرض لفترة أطول بكثير. يقول بوش: “ستكون شركة Salk Ideal Plants هي أبطال العالم في عزل الكربون”.
على الرغم من أن الأمور ستختلف باختلاف نوع التربة، إلا أن العلماء يهدفون إلى تطوير محاصيل ستكون قادرة على تثبيت حوالي 30% من الكربون الذي يتم تثبيته من الهواء في التربة، أعلى من نسبة قليلة جدًا، ويأملون أن تنمو النباتات عليها. حوالي 70٪ من المساحة التي تنمو فيها حاليًا. وبفضل مادة السوبرين والجذور الأعمق بشكل خاص، فإن بعضًا منها على الأقل سيبقى لعقود من الزمن.
حتى الآن، عثرت المجموعة على عشرات الجينات في نباتات أخرى يعتقدون أنها يمكن أن تعزز السمات، وهم يقومون الآن بإجراء تجارب صغيرة لإثبات المفهوم لاختبار ما إذا كان سيتم توظيفها في المحاصيل أو تغيير الجينات المكافئة في النباتات. يمكن أن تعمل المحاصيل. والهدف هو إتاحة النباتات بحلول أواخر عام 2020 أو أوائل عام 2030، ويتم إنشاء شركة تدعى Cquesta للمضي قدماً في تسويقها.
وفي الوقت نفسه، على بعد حوالي 500 ميل إلى الشمال من سالك وليس بعيدًا عن الدفيئة الخاصة بشركة Living Carbon، يقع IGI. كما أن لديها أيضًا جهودًا محصولية جارية، تم إطلاقها العام الماضي وتم تمويلها بمبلغ 11 مليون دولار من مبادرة تشان زوكربيرج. يقول براد رينجيسن، المدير التنفيذي لمعهد IGI، إن الهدف هو “إزالة المزيد من الكربون من الغلاف الجوي، وتوجيهه إلى التربة، ومحاولة الاحتفاظ به هناك”. وهو لا يبدأ من الصفر ولكنه يجمع العمل المستمر للعديد من الباحثين في المؤسسات الشريكة لـ IGI في كل من الجذور والأوراق.
ومن بين الشركات الأخرى الموجودة على الساحة شركة Wild Bio الناشئة ومقرها المملكة المتحدة، وهي شركة منبثقة عن مركز أكسفورد لابتكار علوم النبات التابع لجامعة أكسفورد، والتي تأسست في عام 2021. وتأمل في تعديل المحاصيل وراثيًا لإنتاج المزيد من الغذاء وترك المزيد من الكربون في التربة، مما يجذب المزيد من الكربون. الإلهام من النباتات في البرية. يقول روس هندرون، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للشركة، إن التشريع الذي تم إقراره في مارس/آذار الماضي، والذي يقضي بإزالة المحاصيل التي تم تحريرها جينيا فقط من النظام التنظيمي للكائنات المعدلة وراثيا في إنجلترا – اتخذت الولايات المتحدة خطوة مماثلة في عام 2021 – سيساعد الشركة. ويسمح القانون الجديد بإجراء تغييرات وراثية في نباتات المحاصيل التي كان من الممكن إنتاجها بشكل طبيعي، أو عن طريق التهجين التقليدي ــ في حين تظل القواعد التنظيمية الأكثر صرامة سارية بشأن إدخال المواد الوراثية من الأنواع الأخرى.
غير مثبت على نطاق واسع
ومع ذلك، فإن المضي قدماً بهذه المحطات الجديدة ذات القوى العظمى تجاريًا يواجه عقبات، بدءًا من إثبات نجاحها في العالم الحقيقي. في حين أن Living Carbon ربما يخطط لتوسيع نطاق الزراعة، يبقى أن نرى ما إذا كانت مكاسب عزل الكربون التي شوهدت في تجارب الدفيئة تترجم إلى الخارج، حيث لا يتم التحكم في ظروف مثل درجة الحرارة والمياه المتاحة والمواد المغذية، كما يقول الخبراء. تقول كريستين رينز، أستاذة علم الأحياء النباتية بجامعة إسيكس، إن هذا التقلب البيئي يمكن أن يحدث “فرقًا كبيرًا” في كيفية نمو الأشياء. وتضيف أن الأمر سيستغرق بعض الوقت أيضًا، لأن الظروف يمكن أن تتغير بشكل ملحوظ من سنة إلى أخرى.
هناك عوامل أخرى. فقد وجد، على سبيل المثال، أن الأشجار التي تنمو الآن في ظروف أكثر دفئًا بسبب تغير المناخ تنمو بشكل أسرع لأنها تمتص المزيد من ثاني أكسيد الكربون2 على أية حال – على الرغم من أن المقايضة هي أنهم قد يموتون عاجلا.
وفي الوقت نفسه، بالنسبة لمشروع سالك، فإن مادة السوبرين – التي توصف بأنها نجم لقدرتها على تخزين الكربون على المدى الطويل في التربة – قد لا تعمل كما هو مأمول. إحدى المشاكل المحتملة التي أشار إليها رينز وآخرون هي أنه من خلال عزل الكربون، يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليل ما هو متاح للمحصول لاستخدامه في الإنتاج. قد يتداخل أيضًا مع أداء الجذر. يعترف علماء سالك بوجود عمل يجب القيام به فيما يتعلق بالسوبيرين، وهم يستكشفون كيف يمكنهم إضافة كفاءة التمثيل الضوئي المحسنة لمواجهة مشكلة الإنتاج المحتملة.
ويشكك آخرون في أن تطوير مثل هذه التكنولوجيا هو أفضل وسيلة للمضي قدما على الإطلاق. ولا يوجد دليل على أنها ستنجح على نطاق واسع، وقد يستغرق تطويرها عقودًا، كما تقول مجموعات الحملات. ويقول أصدقاء الأرض في أوروبا أيضًا إنه لا أحد يعرف التأثيرات طويلة المدى لتعديل جينات الأشجار والنباتات من خلال التقنيات. ويقولون إن من الأفضل التركيز على ما له سجل مثبت في خفض الانبعاثات – مثل زيادة عدد الأشجار بشكل كبير واستخدام الزراعة ذات الحرث المنخفض، مما يقلل من اضطراب التربة وبالتالي يعزز تخزين الكربون في التربة بشكل طبيعي. “مثل العديد من الأساليب التقنية الجديدة لمعالجة ثاني أكسيد الكربون2 … [the development of such plants] يقول بن راسكين، رئيس قسم البستنة والحراجة الزراعية في جمعية التربة: “يمثل هذا تشتيتًا كبيرًا”.
ومع ذلك، بالنسبة لمؤيدي محطات الطاقة الفائقة لمواجهة أزمة المناخ بشكل مباشر، فإن العالم لم يخفض الانبعاثات بالمعدل المطلوب، وحتى لو قام بتخفيضها إلى الصفر غدًا، فسيظل بحاجة إلى إزالة الكربون. ويضيف هول أنه سيكون من العار أن يتم منع التكنولوجيا من المضي قدمًا بسبب المخاوف بشأن التعديل الوراثي الذي لا أساس له في العلم. وتشير إلى: “نحن في حالة طوارئ مناخية”.
اكتشاف المزيد من شبكة الريان
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
