Roeland Berendsen heeft hier de leiding, in het ‘plantenlaboratorium’ NPEC. „Dat ik ooit in een soort Star Trek- omgeving zou werken zag ik niet aankomen toen ik biologie ging studeren”, zegt hij lachend. Inmiddels is hij als microbioloog meer dan thuis in het lab dat zijn gelijke niet kent in de wereld.
Hypermoderne robots en laserscanners: in dit laboratorium wordt ons voedsel van de toekomst ontdekt
Datum:
Bron:
AD
Een bijzondere wereld met hypermoderne robots, laserscanners, klimaatkamers en andere installaties, gaat schuil in een onopvallend raamloos pand op Utrecht Science Park. Een die alles te maken heeft met de vraag hoe de wereldbevolking ook in 2050 nog genoeg te eten heeft.
De universiteiten van Utrecht en Wageningen begonnen het lab – dat in beide plaatsen een deel heeft – samen in 2023. Met een belangrijke opdracht:. „Als mensheid hebben we namelijk best wel een groot probleem”, zegt Berendsen. „Want ons aantal groeit zo explosief dat de VN verwacht dat we in 2050 met bijna 10 miljard mensen op aarde zijn. Berekend is dat je dan twee keer zo veel voedsel moet produceren om die mensen te eten te geven zoals we dat gewend zijn.”
Het probleem: „Zonder planten overleven we niet. Omdat we ze eten of omdat we er voer van maken, voor dieren die we vervolgens ook weer eten. Maar de planeet groeit niet mee. Al het land dat geschikt is voor landbouw, hebben we al lang in gebruik. We kunnen niet uitbreiden”, zegt Berendsen.
En dan is er nog de aard van de landbouw zelf. „Het is onze meest verwoestende activiteit. We gebruiken enorm veel gewasbeschermingsmiddelen tegen bijvoorbeeld insecten. Die middelen beschadigen ook de natuur en onze gezondheid. Er is bijvoorbeeld steeds meer bekend over de relatie met Parkinson.”
Vraagstuk
Wát de oplossing is voor dit vraagstuk van wereldgrootte, is duidelijk en Berendsen en zijn collega’s onderzoeken hoe: „Betere landbouwgewassen maken. Die beter groeien, meer weerbaar zijn en dus niet zo afhankelijk van enorme hoeveelheden water, voedingsstoffen en chemicaliën. Zodat we meer kunnen verbouwen op dezelfde hoeveelheid grond, op een betere manier.”
Het leidt tot onderzoek waarin planten als aardappel, tomaat, graan, sla, soja en nog zo’n 1000 andere, letterlijk van binnen en van buiten worden geanalyseerd met behulp van de meest geavanceerde apparatuur. Wat daarbij helpt is dat sinds een jaar of 10 technieken bestaan, waardoor het dna van een plant eenvoudig in kaart is te brengen.
De microloog toont wat hij de kern van het laboratorium noemt: „Vijftien klimaatkamers waarin we de omgeving van een plant kunnen controleren; de temperatuur waarin zo’n plant groeit, die luchtvochtigheid en de samenstelling van het licht. We kunnen hier een regenboog aan licht maken.”
Want wat hij nog niet eens heeft benoemd: de grote complicerende factor in het hele verhaal is klimaatverandering. „We krijgen steeds meer hittegolven, droogte, overstromingen en ziekteuitbraken. Landbouw bedrijven wordt moeilijker”, zegt Berendsen. „Maar dat kunnen we hier allemaal nabootsen en hier bijvoorbeeld 500 plantjes neerzetten met allemaal een andere set genen en dan kijken we hoe ze het bij 20 graden, 30 graden of bij -5 doen. Of als ze droogte ervaren. En dan wordt het een beetje survival of the fittest.”
‘Wat de planten doen’ wordt volautomatisch vastgelegd. „Een fotootje nemen, centimeter erbij, wegen hoe zwaar-ie is, het aantal bladeren tellen, dat is de ouderwetse manier. Daar hebben we nu een betere methode voor.”
Onderzoeksstraat
Eens in de zoveel tijd gaan de plantjes automatisch vanuit een van de klimaatkamers naar een onderzoeksstraat vol apparatuur. Door geavanceerde camerasystemen wordt de vorm van de planten tot in detail gemeten. Bijvoorbeeld met een 3d-laserscanner en met fluoriscentiecamera’s wordt vastgesteld of specifieke bacteriën en schimmels op de bladeren zitten en hoe efficiënt die plant aan fotosynthese doet: uit licht zijn eigen voeding maken. De resultaten gaan automatisch de computer in.
Dat dat juist hier gebeurt, is volgens de onderzoeker geen toeval. „Nederland is een uniek land als het gaat om plantenveredeling. Een heel groot deel van alle groentezaden in de wereld komt uit Nederland”, zegt hij.
„Maar bijvoorbeeld ook voor de aardappel is Nederland een enorm belangrijk land. Waar aardappels kunnen groeien, groeien ze, over de hele wereld. Het is ons belangrijkste voedingsgewas en 60% van de aardappelen daarvan zijn pootaardappelen die voor de export naar het buitenland gaan en daar naar schatting 800 miljoen mensen voeden. Het is dus heel waardevol om te weten hoe goed een aardappelplant groeit, maar ook wat specifiek bijdraagt aan die kwaliteit.”
Ook ondergronds, naar de wortels van planten, loopt daarom onderzoek. Berendsen wordt ’s nachts nog wel eens zwetend wakker met beelden uit de tijd dat hij daarvoor zaadjes in substantie met de hand tussen eindeloos veel glasplaatjes moest leggen. Maar bij het wakker worden is er tegenwoordig een high tech robot – de enige in de wereld – die het monikkenwerk doet.
„Hij kan ook eenvoudig honderden verschillende bacteriën aanbrengen op zo’n plant en dan zien we hoe ze anders reageren. Omdat we weten wat de genetische achtergrond is van zowel bacterie als plant, kunnen we het mechanisme ontdekken waarop planten het goed doen; in symbiose met elkaar leven en elkaar ondersteunen.”
Schimmel
Zo werd al eens ontdekt dat een schimmel die van nature aanwezig is op aardappelplanten en ervoor zorgt dat hun wortelgestel groter en fijnmaziger uitgroeit, wordt aangetast door een bestrijdingsmiddel dat in de landbouw veel wordt gebruikt.
In samenwerking met Nederlandse bedrijven brengen Berendsen en zijn collega’s hun kennis naar gewassen die in het veld groeien. Zij kopen de kennis van de universiteiten om er commercieel hun voordeel mee te doen door planten zo verder te kruisen dat ze een sterkere soort vormen, of doordat akkerbouwers succesvolle keuzes kunnen maken bij het kiezen van hun gewas.
„Een teler zou in de toekomst zelfs een sample van zijn akker kunnen nemen en dan een apparaatje, een dna-sequencer, in zijn laptop kunnen pluggen. Onze modellen zeggen dan: ‘O ja, dit is een akker die perfect is voor een bepaalde soort aardappelen of voor tarwe’. Daar gaan we naartoe.”
In welke wereld we over pakweg twintig jaar leven? „Ik hoop in een veel gezondere, waarin we minder gebruik maken van bestrijdingsmiddelen, kunstmest en grond en water om ons voedsel te verbouwen. Waardoor de landbouw minder schade aan onze leefomgeving veroorzaakt. Hier leggen we daarvoor de basis.”