Een nieuwe technologie is altijd een beetje spannend. Ze worden ontwikkeld om ons vooruit te helpen, maar elke technologie heeft natuurlijk ook zijn keerzijde. Denk maar aan AI. Wat een hulp kan dat zijn als je ergens mee vastzit of grote hoeveelheden ongestructureerde data moet verwerken – een hele verademing voor analisten, onderzoekers, managers allerhande, en nog veel meer. En handig als je beelden nodig hebt voor futuristische scenario’s waar doorgaans geen stockfoto’s van te vinden zijn. Maar intussen ondervinden we wel nadelen zoals bijvoorbeeld op gebied van ‘fake news’, problemen met auteursrechten, enz. Dat wil niet zeggen dat we de technologie moeten verbieden, maar ze moet wél in goede banen worden geleid. En dat geldt voor elke nieuwe technologie.
Want deze blogpost gaat niet over AI, we gingen het hebben over biotechnologie. Kort omschreven is biotechnologie ‘het gebruiken en aanpassen van levende organismen om het leven en welzijn van de mens te ondersteunen’, ofte ‘de natuur naar onze hand zetten’, zeg maar. Dat klinkt alsof we ontzettend arrogant zijn, maar dat is hoe we als mens doorgaans leven: we kappen bomen om er huizen te kunnen zetten en velden te kunnen aanleggen, we schrapen het mos van tussen onze terrastegels, planten bloemen die we mooi vinden in onze tuin en maaien het gras om er te kunnen voetballen. We zijn al lang geen jager-verzamelaars in de wildernis meer.
Biotechnologie is allesbehalve nieuw
Biotechnologie gaat uiteraard nog een beetje verder dan bomen kappen en bloemen planten; hier gaan we namelijk planten, dieren en micro-organismen gebruiken en aanpassen om aan onze noden te voldoen. Maar ook dat doen we eigenlijk al eeuwenlang in onze landbouw. Om onszelf te voeden selecteerden we de planten en dieren die snel groeien, grote vruchten vormen en lekker smaken. Ze werden onderling ‘gekruist’ (selectief een specifieke vrouwelijke plant of dier gaan bevruchten met een specifieke mannelijke plant of dier) om nieuwe variaties te bekomen met nog betere eigenschappen. Planten werden onvruchtbaar gemaakt om niet vol te zitten met pitjes (gelukkig kunnen veel planten ook op een ‘ongeslachtelijke’ manier gekweekt worden, het principe dat we kennen als ‘stekken’). Ook onze huisdieren, zoals honden en katten, ontsnapten niet aan onze drang om de natuur naar onze hand te zetten: ze werden gekruist en geselecteerd om extra schattig te zijn, goed schapen bijeen te kunnen houden of een gedwee karakter te hebben, en dat resulteerde dan in verschillende rassen met specifieke uiterlijke kenmerken en karaktertrekken. Deze handelingen noemen we ook wel ‘domesticatie’.
Daarnaast werd er ook gretig gebruik gemaakt van geselecteerde gisten, bacteriën en schimmels (samen: micro-organismen) om onze voeding interessanter en rijker (op gebied van smaak én de gezondheid) te maken. Zo kozen we de veelzijdige gist Saccharomyces cerevisiae uit om brood en bier te maken. Met ‘wilde’ micro-organismen kan je trouwens ook bier maken, en dat gebeurt ook zo bij Geuze, maar dat geeft toch een heel ander soort bier. Ook voor onze kazen kozen we onder andere een aantal blauwe en witte schimmels uit om ze een beetje extra cachet te geven, en haalden we een stofje uit kalvermagen (stremsel) om ze de typische kaasstructuur te geven. Inzetten van micro-organismen en actieve biologische stofjes (genaamd ‘enzymen’) zoals stremsel noemen we fermentatie.
Bier, kaas en gefermenteerde groenten zoals zuurkool: resultaten van de klassieke biotechnologie
Ook in medische context heeft de biotechnologie al zijn verdienste gedaan, met de productie van vaccins (sinds ~1720) en antibiotica (sinds 1928). Vaccins zijn namelijk ofwel geïnactiveerde (‘dode’) virussen of deeltjes ervan, ofwel verwante (levende) virussen die de mens niet ziek kunnen maken (sinds COVID-19 zijn daar ook nog de RNA-vaccins bijgekomen die virusdeeltjes gaan ‘imiteren’ en zo ons immuunsysteem activeren). Antibiotica zijn dan weer stofjes die van nature geproduceerd worden door schimmels, die in staat zijn om bepaalde types bacteriën te doden. Hun nut hebben ze toch wel al bewezen, denk ik.
Al deze interventies vallen strikt genomen ook onder de definitie van biotechnologie, en worden wel eens ‘antieke biotechnologie’ (domesticatie) en ‘klassieke biotechnologie’ (fermentatie) genoemd.
Moderne biotechnologie gaat eigenlijk ook al een tijdje mee
Maar wat de meesten onder biotechnologie verstaan, speelt zich voornamelijk in een labo af, en impliceert voor de meesten dat er actief aan het DNA, het genetisch materiaal van de planten, dieren, of micro-organismen, gemorreld wordt. Dat is dan de ‘moderne’ biotechnologie.
Nog voor we goed en wel wisten hoe de structuur van DNA in elkaar zit (ontrafeld in 1953), hadden wetenschappers in de jaren ’40 al ontdekt hoe ze planten (en andere organismen) versneld konden laten muteren, om zo sneller planten met specifieke gewenste eigenschappen te bekomen. Voor de volledigheid: DNA verandert of ‘muteert’ sowieso vanzelf in de natuur; dat is namelijk de basis van evolutie. Maar door gebruik te maken van chemicaliën, UV licht of radioactiviteit kan je ze veel meer en sneller laten muteren. Het principe van de ‘random geïnduceerde mutaties’ is dus sinds de jaren ’40 al (!) een belangrijke en alomtegenwoordige tool om tot nieuwe gewassen te komen. Erg efficiënt is het niet, het blijven ‘random’ mutaties en dus geen garantie dat ze op die manier gewenste eigenschappen gaan ontwikkelen, maar wachten tot het vanzelf in de natuur gebeurt gaat nog veel trager.
Vanaf de jaren ’70 werden dan de eerste ‘echte’ genetisch aangepaste organismen gemaakt. De eerste was een bacterie in 1973, het jaar daarop volgde de eerste genetisch gewijzigde muis. Dat bracht één en ander op gang, en in 1976 begon het allereerste gentechnologie bedrijf (Genentech) met de productie van het menselijk hormoon somatostatine via een bacterie. Twee jaar later begonnen ze als eerste ook met de productie van humane insuline (eveneens door genetisch gemodificeerde bacteriën geproduceerd), en deze werd goedgekeurd voor commercialisatie in 1982. Gezien de huidige vraag naar insuline, is het geen overbodige luxe om een dergelijk productieproces voorhanden te hebben. Biotechnologie betekende een revolutie in medische vooruitgang, met toepassingen als gentherapie en orgaankweek.
De eerste genetisch gemodificeerde planten kwamen er in de jaren ’80 en bleven eerst een tiental jaar in onderzoeksfase. Vanaf de jaren ’90 begonnen verschillende landen – China op kop – met de commercialisatie van verschillende genetisch gewijzigde gewassen, zoals virusresistente tabaksplanten. In 1994 werd voor het eerst een voedingsgewas gecommercialiseerd in de Verenigde Staten, de lang houdbare ‘Flavr Savr’ tomaten.
In de voorbije 30 jaar zijn daar nog heel wat voorbeelden bijgekomen: van de ‘Golden rice’ (verrijkt met vitamine A, 2000) over de brede waaier aan ‘Roudup Ready’ gewassen (gewassen die resistent zijn aan het herbicide ‘Roundup’) tot de ‘AquaAdvantage Salmon’, zalm die veel sneller groeit (commercieel beschikbaar in de VS sinds 2015) en tevens het eerste gecommercialiseerde genetisch gemodificeerde dier voor consumptie.
Sinds enkele jaren zijn er in de VS ook roze ananassen op de markt (de Pinglow® pineapple). Ze danken hun roze kleur aan de productie van lycopeen, een component die rijkelijk aanwezig is in tomaten en naast een rode kleur ook erg geroemd wordt vanwege zijn gezondheidseffecten. Maar allicht zijn ze vooral populair omwille van hun esthetische appeal en hoge Instagrammabiliy…
En de toekomst?
Tot zover een korte schets van de historiek van biotechnologie. Maar wat is er vandaag allemaal mogelijk, en waar mogen we ons nog aan verwachten? En ook niet onbelangrijk: waarom doen we dat überhaupt eigenlijk? Dat is voer voor de volgende edities van deze reeks!
Bronnen
- Biotechnology in the Realm of History. Verma AS, Agrahari S, Rastogi S, Singh A (2011). Journal of Pharmacy and Bioallied Sciences, 3(3): 321-323. | DOI: 10.4103/0975-7406.84430 [https://journals.lww.com/jpbs/fulltext/2011/03030/biotechnology_in_the_realm_of_history.1.aspx]
- Genetically modified organism. Wikipedia. [https://en.wikipedia.org/wiki/Genetically_modified_organism]
- Science and History of GMOs and Other Food Modification Processes. FDA, 03/05/2024. [https://www.fda.gov/food/agricultural-biotechnology/science-and-history-gmos-and-other-food-modification-processes]
- Artificial Selection and Domestication: Modern Lessons from Darwin’s Enduring Analogy. Ryan GT (2009). Evolution Education and Outreach, 2: 5-27. | DOI: 10.1007/12052-008-0114 [https://www.researchgate.net/publication/225153180_Artificial_Selection_and_Domestication_Modern_Lessons_from_Darwin’s_Enduring_Analogy]
