Nông Dân Bây Giờ Có Thể Mua Vi Khuẩn Thiết Kế để Thay Thế Phân Bón

Gia đình Jake Misch đã trồng ngô trong đất cát ở phía tây bắc Indiana trong bốn thế hệ. Giống như những người nông dân khác trong khu vực, gia đình Misch phun phân bón giàu nitơ một lần vào mùa xuân khi hạt giống được gieo, và một lần sau đó trong năm, khi cây ngô đang phát triển mạnh. Việc bón phân là quan trọng để có một mùa màng khỏe mạnh, nhưng giá cả cao đến mức anh lo lắng về nó, và như anh biết rõ, nó không tốt cho hành tinh.

Chính vì vậy, vào năm tới, Misch đang thử nghiệm một cái gì đó mới. Vào mùa xuân, anh sẽ rót nước vi khuẩn cho cây ngô mới gieo của mình. Khi các hạt giống phát triển, những vi sinh vật đặc biệt này sẽ chiếm đóng gốc cây, hình thành các nốt lông và chuyển nitơ khí quyển thành một dạng mà cây có thể sử dụng để chuyển ánh sáng mặt trời thành đường đường sữa. Nếu mọi thứ diễn ra như kế hoạch, những sinh vật nhỏ này sẽ sản xuất 25 pound nitơ có thể sử dụng cho mỗi acre ngô.

Ít nhất, đó là điều mà Pivot Bio hứa hẹn. Ngày hôm nay, startup sinh học từ Berkeley, California, đã công bố việc tung ra thị trường sản phẩm vi khuẩn thiết kế sản xuất nitơ đầu tiên và duy nhất cho nông dân ngô ở Hoa Kỳ. Nó không phải là sự thay thế hoàn toàn cho phân bón, nhưng sản phẩm nhằm giảm sự phụ thuộc của nông dân vào nó. Việc sản xuất phân bón là một động lực lớn góp phần vào khí nhà kính. Một khi nó ở trên cánh đồng, nó có thể rò rỉ vào các tầng nước dưới đất hoặc tràn vào sông, dẫn đến sự nở rộ độc tố tảo. Theo Pivot, nếu mọi nông dân ngô ở Hoa Kỳ đều làm theo gương của Misch, đó sẽ là tương đương với việc loại bỏ một triệu xe hơi khỏi đường.

“Chúng tôi đang cố tạo ra một tinh thần thời đại sinh thái,” nói Karsten Temme, CEO và đồng sáng lập Pivot. Công ty cũng thông báo đã huy động được 70 triệu đô la trong vòng đầu tư loạt B, do Breakthrough Energy Ventures của Bill Gates dẫn đầu, một quỹ đầu tư nhằm giảm đáng kể lượng khí nhà kính.

Việc sử dụng vi khuẩn dưới lòng đất để giải quyết những thách thức lớn nhất của nông nghiệp hiện đại không phải là một ý tưởng mới hoàn toàn. Nông dân đã phun vi khuẩn giết sâu trên cánh đồng của họ từ nhiều thập kỷ trước. Nhưng chỉ gần đây, tiền bắt đầu đổ vào các loại vi sinh vật của Nông nghiệp lớn. Các startup như Pivot và Indigo Ag đã bắt đầu tìm kiếm các hữu ích để chuyển đổi thành sản phẩm từ năm 2014. Năm ngoái, ông lớn sinh học Đức Bayer đã ra mắt một liên doanh 100 triệu đô la với Ginkgo Bioworks, một đơn vị kỹ thuật gen hóa học, để tạo ra cây trồng tự phân bón với sự giúp đỡ của vi khuẩn thiết kế.

Công ty đó, hiện được gọi là Joyn Bio, đang sử dụng mọi mánh của thương mại sinh học tổng hợp để kỹ thuật hóa các sinh vật có thể làm cho ngô và lúa mì như những vi sinh vật tự nhiên làm cho các loại cây nông sản như đậu nành. Dự kiến ​​sẽ mất từ hai đến ba năm nữa để thử nghiệm trường của sản phẩm đầu tiên của họ.

Ngược lại, Pivot thì nhìn thấy một cách tiến lên với những gì tự nhiên đã cung cấp. Họ biết có vi khuẩn sống trên rễ ngô, có gen sửa chữa nitơ mã hóa trong ADN của chúng. Nhưng vì quá trình này tốn năng lượng, những vi khuẩn đó chỉ kích hoạt những gen đó khi cần thiết. Và vì nông dân luôn trồng trong các cánh đồng đã phân bón, những gen đó đã đi vào giấc ngủ suốt nhiều thập kỷ. Chỉ cần ai đó mở chúng trở lại. “Chúng tôi đang cố gắng làm thức tỉnh lại chức năng mà vi khuẩn đã có suốt thời gian dài,” Karsten Temme nói.

Nhưng trước hết, họ phải tìm chúng. Để bắt đầu, Pivot mua xô đất từ nông dân trên khắp vùng ngô của Hoa Kỳ. Vào đất đó, các nhà khoa học của công ty trồng cây ngô non được gọi là “cây mồi” vì các chất chúng tiết ra để thu hút vi khuẩn có ích. Hãy tưởng tượng nó như Tinder nông nghiệp; cây ngô vuốt phải các vi khuẩn làm cuộc sống của nó dễ dàng hơn. Trong số hàng nghìn vi khuẩn có thể có trong đất, cây chỉ lọc ra khoảng mười hai cái. Sau đó, các nhà khoa học của Pivot xay nhuyễn rễ và lấy hỗn hợp đó chấm lên một đĩa agar không chứa nitơ. Bất cứ thứ gì sống sót phải có khả năng tự tạo ra nitơ.

Khi họ đã có một số vi khuẩn ứng cử viên tốt, theo Sarah Bloch, nhà khoa học của Pivot, họ sử dụng các công cụ chỉnh sửa gen để làm lại chương trình biểu hiện gen của chúng. Mục tiêu là giữ cho hoạt động sửa chữa nitơ luôn được bật, ngay cả khi có phân bón. “Chúng tôi sẽ lấy một dòng vi khuẩn hứa hẹn và thiết kế lại nó 100 cách khác nhau và thử nghiệm tất cả những phương pháp đó để xem cái nào là tốt nhất,” cô nói. Đôi khi, những bước đột phá lớn đến từ những nơi đáng kinh ngạc. Dòng vi khuẩn tạo thành sản phẩm đầu tiên của Pivot, sẽ có sẵn cho nông dân ở một số tiểu bang trong mùa mọc tới, đến từ đất ở Missouri của cha của Bloch.

“Rất nhiều mẫu đầu tiên của chúng tôi đến từ những người chúng tôi biết—bạn bè và gia đình,” Bloch nói. “Nó chỉ đơn giản là chúng tôi đã có một mẫu tốt từ cha tôi.”

Sản phẩm đó đã được thử nghiệm trong năm thế hệ của các thử nghiệm trường nhỏ trước khi tham gia vào các thử nghiệm lớn hơn vào mùa hè này. Pivot đã làm việc với 25 nông dân trên khắp Hoa Kỳ để mỗi người trồng một vài acre bằng cách sử dụng liệu pháp tiền trình dạng lỏng. Mùa gặt vẫn chưa đến, và dữ liệu cũng vậy, nhưng những người nông dân như Misch đã háo hức. Anh ấy biết qua Twitter rằng một đồng nghiệp của mình đang tham gia thử nghiệm, vì vậy Misch ghé qua nông trại của anh ấy để dạo chơi qua các hàng thử nghiệm tuần trước. Điều anh ấy nhìn thấy đã thuyết phục anh ấy đăng ký trở thành khách hàng đầu tiên của Pivot ở Indiana. “Nếu bạn quay lại 10 năm trước, thì dược lý học nhận đánh giá kỹ lưỡng từ nông dân,” Misch nói. “Đây là những sinh vật sống và chúng hoạt động khác nhau với mỗi môi trường, nhưng khoa học đã đi một quãng đường dài.” Cách Misch tính toán con số, việc sử dụng loại liệu pháp cây vi sinh này có thể giúp anh ấy tiết kiệm 20 đô la mỗi acre, hoặc khoảng một phần ba của đầu tư nitơ hàng năm hiện tại của anh ấy.

Có đủ để cứu hành tinh không? Có lẽ không. Nhưng ít nhất đó là một bước trong hướng đúng.

• Mọi người đều muốn đến mặt trăng—dù lý trí có bị coi thường
• College Humor nỗ lực nghiêm túc với đăng ký hài hước
• Mẹo để tận dụng tối đa kiểm soát Thời gian màn hình trên iOS 12
• Công nghệ đã làm đảo lộn mọi thứ. Ai đang định hình tương lai?
• Một lịch sử truyền miệng về Infinite Loop của Apple
• Đang tìm kiếm thêm? Đăng ký nhận bản tin hàng ngày của chúng tôi và không bao giờ bỏ lỡ những câu chuyện mới và tuyệt vời nhất của chúng tôi