Rośliny, grzyby i bakterie potrafią coś, czego my, ludzie, nie umiemy - tworzyć sieci zapewniające optymalne warunki do życia. Przez miliony lat doskonaliły umiejętność budowania długotrwałych relacji opartych o dystrybucję dóbr. Najwyższy czas, żebyśmy zaczęli brać z nich przykład.  Przekonuje do tego prof. Władysław Polcyn z Wydziału Biologii.

O tajemnicach ryzosfery czyli strefy korzeniowej roślin mówił biolog prof. Władysław Polcyn na jednym z wykładów z cyklu UAMówi. Naukowiec przedstawił tezę, dla laika zaskakującą, że współpraca jest silniejszym motorem rozwoju życia na Ziemi niż konkurencja, o której słyszeliśmy na lekcjach biologii czy w filmach przyrodniczych. Dlaczego zatem kooperacja jest ważniejsza? Niedawno przez świat naukowy przetoczyła się dyskusja, która wykazała, że u podstaw ewolucji świata mikroorganizmów dominującym mechanizmem była redystrybucja genów. Ponad 80 procent genów, które mikroorganizmy posiadają, zostało kiedyś zaimportowanych podczas ich życia, a nie tylko od organizmów rodzicielskich.  

- Oznacza to, że pewne rozwiązania nie przepadają, mogą przejść na wiele różnych linii ewolucyjnych. Mikroby, które mają zdolność pobierania genów, mogą kluczyć omijając bariery selekcyjne - wyjaśnia prof. Władysław Polcyn. - Nie dotyczy to tylko mikroorganizmów. Relacje symbiotyczne, którymi się zajmuję, a które mówią o współpracy między grzybami i roślinami, również korzystają z tej przeszłości ewolucyjnej.  

Współpraca jest silniejszym motorem rozwoju życia na Ziemi niż konkurencja, o której słyszeliśmy na lekcjach biologii czy w filmach przyrodniczych

Wyżej zorganizowane organizmy - rośliny i grzyby tworzą sieci redystrybucji metabolitów, co oznacza, że m.in. wymieniają się między sobą zasobami, do których dotarły. System ten wykształcił się nie na drodze konkurencji, ale właśnie kooperacji. Partnerzy zapewniają sobie bezpieczeństwo i pomoc nawet w ekstremalnych warunkach. Siły natury chętnie korzystają z sieciowych rozwiązań. Przykładem mogą być naturalne lasy, które potrafią same odrodzić się po katastrofie. Stało się tak w Puszczy Piskiej po przejściu huraganu. Leśnicy uznali las za zniszczony w 90 procentach. To, co zostało, zaorali i posadzili w tym miejscu plantację drzew. Ponieśli przy tym ogromne wydatki, a także ryzykowali, że drzewa nie przyjmą się w warunkach klimatycznych, jakie mamy obecnie. Ten las odrodził się, ale wysokim kosztem. Odbudowały się jednak także zniszczone obszary, w które ludzie nie ingerowali. Przyrodnicy uważnie obserwowali, co się w nich działo.

- Stwierdzili, że zginęło tam wcale nie 90, a 50 procent tego wszystkiego, co jest lasem, bo las to nie tylko drzewa, ale również inne rośliny, grzyby i zwierzęta. To, co przeżyło, odtworzyło – za darmo - las w 15 lat. Pojawiły się przy tym zmiany pozytywne w sensie gatunkowym, bo zaczęły przeważać drzewa liściaste. To sukces przyrody, ale leśnik traktuje go jako problem gospodarczy, bo będzie mniej drzew na deski. Takie obrazki obserwowałem również w Puszczy Białowieskiej - po jednej stronie odradzający się las, a po drugiej działania leśnicze - mówi biolog.  

Siły natury chętnie korzystają z sieciowych rozwiązań. Przykładem mogą być naturalne lasy, które potrafią same odrodzić się po katastrofie.

Zwycięzca bierze wszystko 

Jak to się dzieje, że choć mamy pod nosem rozwiązania, które w ewolucji odniosły ogromny sukces, to nie potrafimy z nich korzystać? 

- Bo stosujemy wzorce zoocentryczne - naśladujemy zachowania drapieżników, które są mniejszością utrzymującą się kosztem większości - odpowiada prof. Polcyn.-  Model, według którego na świecie ma żyć 7 miliardów drapieżników, jest nie do utrzymania, choć sugeruje się, że nie ma dla niego alternatywy. Stawia nam się za wzór 1 procent społeczeństwa, który przejmuje większość naszej produktywności jako gatunku. Narzuca się z wielkim przekonaniem i siłą darwinizm społeczny, przywołuje elitarne koncepcje, że zwyciężać powinien najbardziej sprawny drapieżnik, który bierze wszystko.  

Taki model społeczno-gospodarczy mógł funkcjonować w feudalizmie, w którym elity (drapieżnicy) utrzymywały się w równowadze ze światem producentów (reszta społeczeństwa). Równowagę zaburzyła rewolucja przemysłowa, która otworzyła drzwi do awansu społecznego niższym warstwom. Papież Franciszek w encyklice “Laudato si” opisuje katastrofę cywilizacyjną, która wynikła z założenia, że ten, kto pierwszy dociera do zasobów, przejmuje nad nimi całkowitą kontrolę. Na tej egoistycznej zasadzie od dziesięcioleci budują się kręgi decyzyjne, które nie są nastawione na dobro wspólne.  

- Prospołeczna retoryka jest spychana na margines. W najlepszej propagandowej wersji dostajemy obietnicę sukcesu jednostki, czyli korzyści przynoszonych według talentów. Tylko skąd one się biorą? Za sprawą boskiej predestynacji? A może nabywamy je drogą redystrybucji, na przykład wiedzy? Nasze przyrodzone zdolności wcale nie upoważniają do tego, by zagarniać zasoby otoczenia, w tym prestiż społeczny. Co powinno konstytuować jednostki obdarzone prestiżem? Działania i zachowania prospołeczne, które są w interesie wszystkich ludzi - wyjaśnia prof. Władysław Polcyn. 

Warto dodać, że teorie społeczne i ewolucyjne tworzone przez naukowców opierają się na modelach matematycznych, tak zwanych teoriach gier. Pokolenie młodych matematyków coraz chętniej testuje kooperacyjne modele, które, co się ostatnio okazało, są funkcjonalne. Teorie opierające się o algorytmy kooperacyjne podważają też obraz modeli konkurencyjnych, jako jedynych produktywnych rozwiązań interakcyjnych.  

Nasze przyrodzone zdolności wcale nie upoważniają do tego, by zagarniać zasoby otoczenia, w tym prestiż społeczny.

Azotany w wodzie 

W jaki sposób system kooperacji mógłby zainspirować do powstania nowych, przyjaznych środowisku technik agrarnych? Żeby odpowiedzieć na to pytanie, trzeba najpierw zrozumieć, że pole uprawne nie jest przestrzenią oderwaną od otoczenia. Łączy się z nim choćby za sprawą sieci wód gruntowych, do których co roku rolnictwo wprowadza olbrzymie ilości nawozów. - W Europie obserwujemy katastrofę ekologiczną - ogromny procent gleb i wód gruntowych jest skażony azotanami. Polska wyłamuje się z tych diagnoz, bo nie chce podawać danych o skażeniu od co najmniej 1996 roku. Już od połowy lat 90. wiadomo, że wzrost nawożenia nie powoduje wzrostu plonu. Mamy impas, który trwa 25 lat. Konieczne są inne rozwiązania niż chemizacja.  

Naukowcy szukają sposobów rozwiązania tych problemów. Jak dotąd dominuje ścieżka technokratyczna - jak określa ją prof. Polcyn. Polega ona na dążeniu do uzyskania, dzięki wsparciu biotechnologii i inżynierii genetycznej zmodyfikowanych roślin o właściwościach ułatwiających pobieranie składników pokarmowych z gleby. Chodzi o to, żeby roślina była w stanie szybciej niż dotąd, wykorzystywać zasoby, których rolnik jej dostarcza. Ta metoda ma swoje granice, bo zdolności absorbcji nie da się powiększać w nieskończoność.  

Sieciowość uzdrowi rolnictwo? 

Inne pomysły skupiają się na wzmocnieniu zdolności odpornościowych roślin. Dziś, gdy klimat się ociepla, a susza staje się podstawowym problemem, rośliny mają coraz trudniejsze warunki do rozwoju. - Usiłowania, które podejmuję w pracy badawczej, polegają na zaangażowaniu zdolności sieciowych do tworzenia społeczności glebowych na terenach rolniczych - mówi prof. Polcyn, specjalizujący się w badaniach nad efektywnością symbiozy roślin uprawnych z mikroorganizmami ryzosfery.

W Europie obserwujemy katastrofę ekologiczną - ogromny procent gleb i wód gruntowych jest skażony azotanami. Polska wyłamuje się z tych diagnoz, bo nie chce podawać danych o skażeniu od co najmniej 1996 roku.

- Wprowadzanie mikroorganizmów bakteryjnych, a także różnego rodzaju grzybów do upraw buduje towarzystwo wzajemnego wsparcia. W czasie suszy korzenie roślin są zbyt mało elastyczne, by mogły spenetrować zasoby, pomagają im w tym mikroorganizmy ryzosfery.  

Co ważne koncepcja redystrybucyjna hodowli roślin nie rezygnuje z biotechnologii genetycznej, ale proponuje wykorzystanie jej do odtworzenia utraconych na skutek poprzednich procesów hodowlanych zdolności kooperacyjnych  roślin.  

- Podobne rozwiązania nazywamy rolnictwem organicznym. Jest ono trochę w defensywie w stosunku do wysiłków technokratycznych, bo te ostatnie są szybko osiągalne, co robi wrażenie na decydentach. Rozwiązania naturalizujące są adresowane do upraw wielogatunkowych, na których bazuje kuchnia wegetariańska.  

Metody symbiotyczne dobrze sprawdzą się w uprawach ekologicznych - rozproszonych i obejmujących mniej popularne zboża, zioła czy warzywa strączkowe. - Takie rolnictwo wymaga innych niż w monokulturowym rolnictwie przemysłowym kanałów dystrybucyjnych. Są to kanały horyzontalne i lokalne, które pasożytom trudniej zmonopolizować. Okazuje się, że model gospodarczy, który mógłby skorzystać z naturalnych rozwiązań sieciowych też jest sieciowy. Przydałaby się jeszcze dobra zachęta dla konsumentów. Mogłyby nią być postacie wyczynowców sportów wytrzymałościowych, którzy są weganami. Sięganie po żywność roślinną i nieprzetworzoną daje człowiekowi legendarną wydolność fizyczną, o jakiej czyta się w komiksach. 

Ryzosfera jedzie na kongres 

Prof. Władysław Polcyn propaguje koncepcje sieciowości m.in. poprzez wspólnie działania dwóch uczelni - UAM oraz UAP.  Od 5 lat Pracownia Projektów i Badań Transdyscyplinarnych Wydziału Edukacji Artystycznej i Kuratorstwa UAP i Wydział Biologii UAM prowadzą “Ryzosferę” - kompleksowy projekt artystyczno-badawczo-edukacyjny. Został on zainspirowany badaniami nad strategiami sieciowymi roślin oraz potencjalnym wpływem tej wiedzy na zmianę kulturowych paradygmatów, wzrost świadomości ekologicznej i rozwój społecznych ekosystemów. W przedsięwzięcie oprócz prof. Polcyna zaangażowała się prof. Marlena Lembicz z Wydziału Biologii, a także prof. Joanna Hoffmann-Dietrich i Piotr Słomczewski ze strony UAP. Wkrótce “Ryzosfera” razem z projektem “CHIC/EU Horizon 2020” będzie zaprezentowana jako przegląd awangardowych poszukiwań artystów we współpracy z naukowcami w dziedzinach nauk przyrodniczych i biotechnologii na światowym Kongresie World BioMarkets 2020 w Amsterdamie. Naukowcy pozyskali na ten cel dofinansowanie z Fundacji UAM. Patronat honorowy nad ekspozycją objął dziekan Wydziału Biologii prof. Przemysław Wojtaszek. 

Zobacz też: UAMówi #19 - prof. Władysław Polcyn