Wprowadzenie
Od połowy lat 90. XX wieku uprawy roślin genetycznie modyfikowanych (GMO) stały się ważnym elementem światowego rolnictwa. Obecnie cztery główne gatunki dominują w strukturze globalnych upraw GMO: soja, kukurydza, bawełna i rzepak (What GM crops are being grown and where? | Royal Society). W 2015 roku na przykład aż 83% światowej produkcji soi pochodziło z odmian GMO, podobnie jak 75% bawełny, 29% kukurydzy i około 25% rzepaku (What GM crops are being grown and where? | Royal Society). W kolejnych latach areał ten nadal rósł – szacuje się, że do 2020 r. łączna powierzchnia upraw GMO osiągnęła około 186 mln hektarów ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ), co stanowiło nieco poniżej połowy globalnego areału tych czterech najważniejszych upraw ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). W takich krajach jak USA, udział odmian GMO w uprawie soi, kukurydzy czy bawełny przekracza 90% (GMO Crops, Animal Food, and Beyond | FDA).
Genetyczne modyfikacje tych roślin miały na celu rozwiązanie kluczowych problemów agronomicznych – przede wszystkim zwiększenie odporności na szkodniki owady oraz tolerancję na herbicydy. Wprowadzenie nowych genów do genomu roślin pozwoliło na nadanie im cech takich jak produkcja naturalnego insektycydu (białka Bt) czy zdolność do przetrwania oprysku nieselektywnym herbicydem (np. glifosatem) (GMO Crops, Animal Food, and Beyond | FDA) (Czy jesteśmy w stanie dogonić świat bez GMO…? – portalhodowcy.pl). W efekcie rolnicy zyskali narzędzia do skuteczniejszej ochrony plonów przed chwastami i szkodnikami, co przełożyło się na zmiany w praktykach uprawowych, ekonomii gospodarstw oraz wywołało szeroką debatę społeczną.
Niniejszy artykuł stanowi przegląd czterech najczęściej modyfikowanych genetycznie roślin – soi, kukurydzy, bawełny i rzepaku – w kontekście aspektów biologicznych, agronomicznych, społecznych i ekonomicznych związanych z ich uprawą. Omówione zostaną rodzaje wprowadzanych modyfikacji i mechanizmy ich działania (aspekt biologiczny), wpływ na praktykę rolniczą, plonowanie i ochronę roślin (aspekt agronomiczny), reakcje społeczne, regulacje prawne i kontrowersje (aspekt społeczny) oraz skutki finansowe dla rolników i rynku rolnego (aspekt ekonomiczny). Każda z tych perspektyw pozwala na pełniejsze zrozumienie konsekwencji upraw GMO w skali pola uprawnego, społeczeństw i globalnego systemu żywnościowego.
Aspekty biologiczne
Soja jest najpowszechniej uprawianą rośliną GMO na świecie (What GM crops are being grown and where? | Royal Society). Dominująca modyfikacja w soi dotyczy odporności na herbicyd glifosat (tzw. cecha Roundup Ready). Uzyskano ją poprzez wprowadzenie do genomu soi genu kodującego zmodyfikowaną formę enzymu EPSPS (5-enolopirogroniano-szikimato-3-fosforanowej syntazy) pochodzącą z bakterii glebowej Agrobacterium tumefaciens szczepu CP4 (Czy jesteśmy w stanie dogonić świat bez GMO…? – portalhodowcy.pl). Naturalny herbicyd glifosat zabija rośliny, blokując ich własny enzym EPSPS, kluczowy dla syntezy aminokwasów aromatycznych. Transgeniczna soja zawiera jednak bakteryjną wersję enzymu, która nie jest hamowana przez glifosat, co czyni roślinę odporną na oprysk tym herbicydem (Czy jesteśmy w stanie dogonić świat bez GMO…? – portalhodowcy.pl) (Herbicide Tolerance Technology: Glyphosate and Glufosinate | ISAAA.org). Inną strategią uzyskania tolerancji jest wyposażenie rośliny w gen enzymu rozkładającego glifosat, choć w praktyce soja GMO opiera się głównie na pierwszym mechanizmie (Herbicide Tolerance Technology: Glyphosate and Glufosinate | ISAAA.org).
W nowszych odmianach soi pojawiły się również modyfikacje łączące tolerancję na herbicydy z odpornością na owady. Przykładem jest soja Bt, w której wprowadzono gen z bakterii Bacillus thuringiensis (Bt) kodujący białko toksyczne dla określonych owadów. Białko to (tzw. Cry) po spożyciu przez szkodnika wiąże się z receptorami w jego jelicie i tworzy pory w błonach komórkowych, powodując zaburzenie trawienia i śmierć owada (Use and Impact of Bt Maize | Learn Science at Scitable). Mechanizm ten działa wybiórczo – toksyna Bt jest aktywna wobec wąskiej grupy owadów (np. larw motyli zjadających liście), a nieaktywna u innych organizmów, w tym u człowieka i zwierząt domowych (GMO Crops, Animal Food, and Beyond | FDA). Soja z genem Bt zyskuje odporność na szkodniki (np. niektóre gąsienice żerujące na liściach), co uzupełnia jej odporność na herbicydy i czyni uprawę bardziej odporną na czynniki biotyczne.
Aspekty agronomiczne
Wprowadzenie soi GMO znacząco zmieniło praktykę jej uprawy. Herbicydoodporna soja pozwala rolnikom skuteczniej zwalczać chwasty poprzez oprysk całego pola glifosatem bez ryzyka uszkodzenia uprawy. Przed erą GMO typowy program odchwaszczania musiał łączyć orkę, prewencyjne opryski przedwschodowe i selektywne herbicydy na różne gatunki chwastów (Herbicide Tolerance Technology: Glyphosate and Glufosinate | ISAAA.org) (Herbicide Tolerance Technology: Glyphosate and Glufosinate | ISAAA.org). Dzięki odmianom Roundup Ready uproszczono ten schemat – możliwe stało się stosowanie jednego, nieselektywnego herbicydu w trakcie wegetacji uprawy, co zwalcza praktycznie wszystkie chwasty jednym zabiegiem (Herbicide Tolerance Technology: Glyphosate and Glufosinate | ISAAA.org) (Herbicide Tolerance Technology: Glyphosate and Glufosinate | ISAAA.org). Ułatwiło to praktyki uprawy bezorkowej (no-till), ponieważ skuteczne zwalczanie chwastów herbicydem eliminuje konieczność częstego orania gleby (Herbicide Tolerance Technology: Glyphosate and Glufosinate | ISAAA.org). Konserwacja gleby przekłada się zaś na mniejszą erozje i lepsze zatrzymanie wilgoci.
Pod względem plonowania, sama tolerancja na herbicyd nie podnosi genetycznie potencjału plonotwórczego soi, ale pośrednio umożliwia uzyskanie wyższych plonów dzięki redukcji strat powodowanych konkurencją chwastów. Rolnicy odnotowują stabilniejsze i wyższe zbiory, zwłaszcza na polach o dużym zachwaszczeniu wcześniej trudnym do opanowania ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Co więcej, w Ameryce Południowej wprowadzenie soi odpornej na herbicyd skróciło cykl uprawowy na tyle, że pozwoliło w niektórych regionach uzyskiwać dwa plony rocznie – np. soja jest wysiewana bezpośrednio po zbiorze pszenicy ozimej, co wcześniej było nieopłacalne ze względu na czasochłonne zabiegi odchwaszczania klasycznego ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Takie podwójne uprawy zwiększyły łączną produkcję, nie wymagając nowych gruntów. Według analiz globalnych technologia GMO umożliwiła dodanie łącznie około 330 milionów ton soi do światowej produkcji od lat 90. do 2020 r. ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Szacuje się, że aby uzyskać porównywalne zbiory soi konwencjonalnymi metodami, należałoby znacząco zwiększyć areał upraw – innymi słowy, soja GMO przyczyniła się do intensyfikacji produkcji bez powiększania areału uprawnego ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ).
Jeśli chodzi o odporność na owady (soja Bt), jej agronomiczny efekt to ograniczenie szkód powodowanych przez owady żerujące na soi. W wielu regionach uprawy soi masowe stosowanie insektycydów przeciw gąsienicom nie było tak częste jak np. w bawełnie, stąd wprowadzenie genu Bt w soi miało nieco mniejsze znaczenie niż w kukurydzy czy bawełnie. Niemniej w Ameryce Południowej pojawienie się odmian soi odpornych na owady (np. odmiana Intacta w Brazylii) przyniosło rolnikom wymierne korzyści w postaci mniejszej liczby oprysków insektycydami i ochrony przed szkodnikami liściowymi, co dodatkowo stabilizuje plon. Ogólnie soja GMO charakteryzuje się porównywalną wartością odżywczą i jakościową nasion w stosunku do soi tradycyjnej (Czy jesteśmy w stanie dogonić świat bez GMO…? – portalhodowcy.pl), a zmiany dotyczą jedynie ułatwienia w dziedzinie ochrony roślin. Wyzwanie agronomiczne pojawiło się natomiast w postaci chwastów odpornych na glifosat – długotrwałe i intensywne stosowanie jednego herbicydu spowodowało wyselekcjonowanie populacji chwastów niewrażliwych (tzw. superchwasty). Problem ten zaczął narastać po kilkunastu latach upraw Roundup Ready i wymusił rotację herbicydów oraz wprowadzanie nowych cech tolerancji na inne środki w najnowszych odmianach (np. soja tolerująca też herbicyd dikambę). Mimo to, z perspektywy gospodarstwa, soja GMO pozostaje wysoce opłacalna agronomicznie dzięki uproszczeniu zabiegów i ochronie plonu ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ).
Aspekty społeczne i regulacyjne
Soja jako roślina GMO znajduje się w centrum wielu debat społecznych i politycznych. Ponieważ znaczna część plonów soi jest wykorzystywana do produkcji żywności (olej sojowy, lecytyna w przetworach) lub pasz dla zwierząt, kwestia obecności składników GMO w łańcuchu pokarmowym budzi zainteresowanie konsumentów i organizacji społecznych. W Unii Europejskiej obowiązują jedne z najbardziej rygorystycznych przepisów dotyczących GMO – wszystkie produkty zawierające >0,9% składników GMO muszą być odpowiednio oznakowane ( Ethical aspects of GMO regulation in the EU: Regulating new plant breeding techniques as GM has negative effects on sustainability, diversity and inclusion – PMC ) ( Ethical aspects of GMO regulation in the EU: Regulating new plant breeding techniques as GM has negative effects on sustainability, diversity and inclusion – PMC ). Co istotne, uprawa GMO (w tym soi) w UE jest w praktyce niemal zakazana, ale jednocześnie Europa importuje ogromne ilości śruty sojowej GMO jako paszy białkowej dla trzody chlewnej i drobiu (Czy jesteśmy w stanie dogonić świat bez GMO…? – portalhodowcy.pl). To rodzi paradoks: europejscy konsumenci często spożywają produkty od zwierząt karmionych paszą GMO, choć na półkach sklepowych żywność bezpośrednio zawierająca GMO jest rzadkością i jest oznaczana. Społeczne postawy w Europie długo cechowała nieufność wobec żywności modyfikowanej – jeszcze w 2010 r. dwie trzecie Europejczyków deklarowało obawy wobec GMO (2019 Eurobarometer Reveals Most Europeans Hardly Care About GMOs- Crop Biotech Update (June 26, 2019) | Crop Biotech Update – ISAAA.org). Jednak nowsze badania (Eurobarometr 2019) pokazują znaczny spadek tych obaw – już tylko 27% respondentów UE wskazało GMO w żywności jako powód do niepokoju (2019 Eurobarometer Reveals Most Europeans Hardly Care About GMOs- Crop Biotech Update (June 26, 2019) | Crop Biotech Update – ISAAA.org). Wynika to m.in. z tego, że inne kwestie (np. bezpieczeństwo żywności organicznej, zanieczyszczenia chemiczne) wysunęły się na pierwszy plan, a GMO stało się kwestią mniej palącą w oczach opinii publicznej.
W krajach produkujących soję na masową skalę, takich jak USA, Brazylia czy Argentyna, akceptacja społeczna i polityczna dla upraw GMO jest wyższa. Rolnicy chętnie przyjęli nasiona transgeniczne z uwagi na korzyści ekonomiczne, co wsparły decyzje rządów zezwalające na ich komercjalizację od 1996 roku. Niemniej również i tam pojawiały się kontrowersje. Dyskutowano m.in. o bezpieczeństwie zdrowotnym (czy żywność z GMO jest bezpieczna dla ludzi i zwierząt), wpływie na środowisko (czy uprawy GMO nie zagrażają bioróżnorodności, np. poprzez krzyżowanie z dzikimi krewniakami, bądź szkodzeniu owadom pożytecznym) oraz kwestiach etycznych i własności intelektualnej ( Genetically modified foods: safety, risks and public concerns—a review – PMC ). W przypadku soi głośnym echem odbiły się spory patentowe – nasiona GMO są własnością koncernów agrochemicznych, co ogranicza rolnikom możliwość zachowania nasion do ponownego zasiewu. Na przykład w Argentynie początkowo masowo uprawiano opatentowaną soję Roundup Ready bez uiszczania opłat licencyjnych (korzystając z luki prawnej), co doprowadziło do konfliktów handlowych z firmami biotechnologicznymi. W Kanadzie z kolei znany jest przypadek farmera Percy’ego Schmeisera, który został pozwany przez firmę Monsanto za wysiew nasion rzepaku GMO, które znalazły się na jego polu prawdopodobnie na skutek przeniesienia z wiatrem – sprawa ta wywołała debatę o prawach rolników vs. prawach patentowych i była często podnoszona przez krytyków GMO jako przykład asymetrii władzy korporacji nad rolnictwem.
Soja GMO jest również przedmiotem dyskusji w kontekście zrównoważonego rozwoju. Zwolennicy wskazują, że dzięki wyższym plonom i mniejszej potrzebie nowych gruntów, GMO pomaga chronić ekosystemy przed przekształcaniem w pola uprawne ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Przeciwnicy natomiast zwracają uwagę na problemy, takie jak wspomniane superchwasty wynikające z nadużywania glifosatu czy potencjalne skutki uboczne dla organizmów glebowych i owadów. Wreszcie, warto wspomnieć o pewnym rozłamie globalnym – podczas gdy Ameryka Północna i Południowa niemal w całości przestawiły się na soję GMO, wiele krajów azjatyckich (np. Chiny) długo utrzymywało zakaz uprawy rodzimej soi GMO (choć importowały ją na paszę). Takie różnice wynikają zarówno z polityki (chęć samowystarczalności vs. obawa przed reakcją konsumentów), jak i z czynników kulturowych. Ogółem, soja GMO obrazuje dynamiczne przenikanie się innowacji naukowej z uwarunkowaniami społecznymi – jej sukces agronomiczny jest niezaprzeczalny, ale pełna akceptacja społeczna wciąż zależy od przekonania opinii publicznej o bezpieczeństwie i korzyściach tej technologii.
Aspekty ekonomiczne
Dla producentów rolnych uprawiających soję, przejście na odmiany transgeniczne wiązało się ze zmianą struktury kosztów i przychodów gospodarstwa. Nasiona GMO są droższe od konwencjonalnych ze względu na opłatę licencyjną za technologię. Rolnik ponosi więc wyższy koszt materiału siewnego, ale w zamian zyskuje oszczędności na środkach ochrony roślin i zabiegach. W przypadku soi herbicydoodpornej największe oszczędności wynikają z redukcji wydatków na różnorodne herbicydy selektywne oraz paliwo i robociznę (mniej przejazdów ciągnika dzięki uproszczeniu zabiegów) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Analizy ekonomiczne wskazują, że korzyści te przewyższają koszty technologii – według badań średni zysk netto rolnika z hektara soi GMO (po odjęciu kosztu technologii) wzrósł o kilkadziesiąt dolarów, głównie dzięki obniżeniu kosztów produkcji ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Co więcej, w krajach Ameryki Południowej dodatkowy dochód przyniosła możliwość zebrania drugiego plonu w roku (soja po pszenicy), co wcześniej nie było praktykowane na dużą skalę ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ).
W skali globalnej uprawa soi GMO przełożyła się na wzrost podaży tego surowca na rynkach światowych, przyczyniając się do stabilizacji lub nawet spadku cen pasz wysokobiałkowych. Kraje jak Brazylia czy Argentyna, które szybko zaadoptowały tę technologię, zwiększyły swoją konkurencyjność eksportową. Z drugiej strony, państwa utrzymujące produkcję soi non-GMO (np. Indie, czy uprawy ekologiczne) znalazły niszę rynkową – soja niemodyfikowana może osiągać wyższe ceny w segmentach wymagających certyfikacji non-GMO, choć stanowi to niewielki ułamek globalnego handlu. Przetwórstwo spożywcze w wielu krajach zaczęło też rozdzielać łańcuchy dostaw (tzw. identity preservation) dla produktów wolnych od GMO, co generuje dodatkowe koszty logistyczne, przerzucane częściowo na konsumentów niszowych produktów.
Znaczenie ekonomiczne soi GMO jest szczególnie widoczne w sektorze żywienia zwierząt. Tania śruta sojowa GMO stała się podstawą pasz w hodowli drobiu i trzody w Europie i Azji (Czy jesteśmy w stanie dogonić świat bez GMO…? – portalhodowcy.pl). Gdyby nie import soi GMO, koszt produkcji mięsa i nabiału prawdopodobnie byłby wyższy z powodu braku równie wydajnej alternatywy białkowej w takiej skali. W ten sposób konsumenci pośrednio korzystają z efektu ekonomicznego GMO w postaci relatywnie niższych cen produktów zwierzęcych.
Na poziomie gospodarstwa domowego rolnika uprawiającego soję GMO korzyści finansowe kumulują się przez lata. Szacunki wskazują, że w latach 1996–2020 globalne zyski rolników z uprawy soi GM wyniosły dziesiątki miliardów dolarów ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ) ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Przykładowo w samym 2020 r. dzięki technologii GMO dochody producentów soi na świecie były łącznie o ok. 4,8 mld USD wyższe, niż gdyby uprawiali odmiany konwencjonalne ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). Co ważne, w przypadku soi zdecydowana większość tego zysku wynika z obniżenia kosztów produkcji (tańsze odchwaszczanie, mniejsze nakłady pracy), a nie bezpośredniego zwiększenia plonów ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ). To odróżnia soję HT od np. kukurydzy Bt, gdzie duża część zysku pochodzi z uratowanej części plonu (mniej szkodników).
Należy jednak odnotować również pewne wyzwania ekonomiczne: uzależnienie od dostawców nasion (rolnik co roku kupuje kwalifikowany materiał siewny zamiast używać własnego, co było dawniej praktyką przy soi), a także potencjalne straty, gdy nabywcy oczekują produktu wolnego od GMO (np. część europejskich importerów oferuje premie za soję non-GMO). Mimo to, bilans ekonomiczny dla przeciętnego producenta soi GMO jest pozytywny, co potwierdza tempo i skalę adopcji tej technologii na świecie – rolnicy nie kontynuowaliby upraw GMO, gdyby nie przynosiły im one wymiernych korzyści finansowych ( Farm income and production impacts from the use of genetically modified (GM) crop technology 1996-2020 – PMC ).