Genvägar i skogen

Det finns ett poppelträd som kan bryta ned giftiga kemikalier. Trädet har fått en gen för ett protein som kaniner använder i levern för att bryta ned gifter. Poppeln sanerar 91 procent av kemikalien trikloretylen som finns i vatten förorenat av avfettningsmedel.

En gran som odlas i fältförsök i Sverige växer 30 procent snabbare än andra granar. Om ett tiotal år kan denna individ klonas upp till att utgöra hela granskogar.

Detta är bara två exempel på den nya forskning som pågår inom Sveriges kanske främsta råvara: skogen.

Trä är ett av de mest anpassningsbara material som finns. Nu börjar skogsvetenskapen att ta fram allt fler användningsområden för trä, inte bara virke att användas i sågverk och massaindustri, och odla fram träd med nya egenskaper.

Världens skogar kommer att se mycket annorlunda ut år 2030 om de ska kunna möta klimatförändringarna, krav på nya resurser och hållbar utveckling. Det kretsade diskussionen kring när regeringsföreträdare, företagsledare, skogsforskare och aktivister samlades för tidskriften The Economists konferens World Forest Summit på Grand Hôtel i Stockholm i veckan. En diskussionspanel koncentrerade sig på den svåraste uppgiften, hur kan skogen och skogsbruket återuppfinnas?

Hittills har debatten fokuserat på hur skogen ska brukas.

– I skogsvårdslagen från 1993 jämställdes miljömålen med produktionsmålen. Det blev viktigt att bevara biologisk mångfald i skogen, så forskningen inriktades på det, säger professor Annika Nordin vid det tvärvetenskapliga programmet Future Forests, ett samarbetsprojekt mellan Sveriges lantstbruksuniversitet samt universiteten i Umeå och Uppsala.

I årtusenden har människan förändrat och förädlat jordbrukets grödor. Skogsbruket, däremot, har inte kunnat förändra träden så mycket. Träd lever länge, det tar 10–20 år på våra breddgrader innan de slår i blom för första gången. Det tar ofta flera generationer att följa resultatet av en korsning.

Bengt Andersson är programledare för skogsträdsförädling på institutet Skogforsk, ett samarbetsprojekt mellan staten och skogsindustrin.

Han forskar på så kallad somatisk embryoteknik, att embryon från frön med de bästa egenskaperna klonas. Det är som när en stickling tas från en krukväxt, men går snabbare än med traditionell växtförädling. Sticklingar har varit svårare att ta från barrträd. Det återstår en del forskning.

– Vi vet inte tillräckligt om granens och tallens genom, och hur de samverkar för att uttrycka en egenskap, säger han.

Det är Bengt Andersson och hans team som ligger bakom granen i inledningen. Kloning är den delen av skogsforskningen som kommit längst. Trots osäkerheten om hur arvsmassan påverkas av miljön vet man i stort hur det går till. Frågan inom det området är: Ska vi göra det?

Den andra, mindre genomforskade delen av skogen i laboratoriet är genmodifiering. Det handlar om att antingen föra in eller blockera gener i en organisms arvsmassa. Detta område har i sin tur två huvudfåror.

Den ena är transgenteknologi. Här för man över gener mellan organismer som inte kan korsas på naturlig väg, som från en asp till en gran eller från ett djur till ett träd.

Naturen har en egen mekanism för överföring av gener. En bakterie, Agrobacterium tumefaciens, överför sitt eget dna till växter och får dem att börja producera proteiner som bakterien livnär sig på. När forskarna förstod mekanismen för överföring av dna kunde de få bakterien att överföra önskade egenskaper till växters arvsmassa.

Transgena överföringar är ofta kontroversiella, som när forskare i Umeå gjorde ett försök i början av nittiotalet med att föra över en gen för köldtålighet från ishavsflundra till asp. Försöket slog för övrigt inte väl ut då träden frös ihjäl.

Den andra fåran inom genmodifering är den så kallade cis-tekniken (efter latinets cis, på samma sida – i motsats till trans). Denna fungerar ungefär på samma sätt, men här flyttas gener mellan individer från samma art. Det ger samma resultat som traditionell växtförädling men är snabbare och har större precision.

Ove Nilsson, vid Berzelii Centre for Forest Biotechnology vid Umeå uiversitet, forskar på genteknik. Bland annat undersöker han hur träd kan ges snabbväxande egenskaper samt göras tåligare mot insektsangrepp, sjukdomar och kemiska bekämpningsmedel.

Bakgrunden till forskningen är självklart de stora vinsterna som finns att hämta i ett effektivare skogsbruk. Men, berättar han, intresset för andra användningsområden på senare tid har ökat kraftigt.

– Nu är det viktigare med kvalitetsegenskaper som är bättre anpassade till slutanvändningen, säger Ove Nilsson.

Inte minst gäller det egenskaper hos träet som energikälla.

Skogen binder upp koldioxid när den växer och som frigörs först när den förbränns eller bryts ned i ett ständigt pågående kretslopp. Biobränslena har blivit Sveriges största energikälla. Av all den energi som används i dag kommer 32 procent härifrån. Det driver på utvecklingen av energirik genmodifierad skog.

I dag används det som blir över vid avverkningen – bark, kvistar, toppar och grenar – som biobränsle och eldas i värmeverk. Energi hos cellulosan och limämnet, lignin, tas till vara genom att bryta ned cellulosan till socker. Nedbrytningen görs med starka kemikalier, men även med cellulosanedbrytande enzymer, som skulle kunna tillverkas med hjälp av genmodifierade svampar och bakterier eller att trädet modifierats till att innehålla mindre lignin.

Sådana träd odlas redan i forskningsväxthus i Sverige. Det kan sänka kostnaderna så att etanol kan konkurrera med fossila bränslen. Problemet är att inte sänka halten för mycket, då ligninet gör träet segt så att stammarna inte bryts av stormar.

Vid sidan av rollen som bränsle, arbetar forskarna med att förädla biologisk råvara till gröna kemikalier. Exempel är alkoholer som träsprit, etanol och organiska syror. Kemikalier som tillverkas av olja kan i stället göras av etanol. Läkemedel, kompositmaterial och ytbeläggningsmedel kan göras med gröna kemikalier.

Gentekniken kan också stärka befintliga material eller ta fram nya. Träfibrer kan kokas till en sirap som spinns till trådar för material som viskos. Viskos konkurrerar med bomull, och stigande bomullspriser medför att viskos används mer.

Biomimetik är ett annat fält inom materialvetenskapen där forskarna lär sig av skogens lösningar för att utveckla nya produkter eller överföra ett naturligt materials egenskaper till ett annat material. Så kallade biokompositer är material där växtfibrer förstärker plast, som svenskutvecklade Duroplast vilket är vattentåligt, starkt och biologiskt nedbrytbart. Nanopapper utvinns ur träfibrer och är ungefär lika starkt som kevlar. Konstgjorda blodkärl kan tillverkas av cellulosa, vilket minskar risken för avstötning från kroppen.

Kloning eller genmodifiering – vilken väg väljer då skogen?

Att klona åstadkommer förbättring snabbare än att genmodifiera. Men genmodifiering ger träden nya egenskaper. Det pekar på att genmodifiering är den effektivaste vägen att möta de många och ofta motstridiga krav som ställs på den skog som ska planteras för framtiden.

I USA odlas genmodifierade fruktträd och i Kina har poppelskogar genförändrats för att kunna stoppa ökenspridningen och tillverka sina egna bekämpningsmedel. Inga genmodifierade träd har ännu godkänts för att odlas fritt inom EU.

– Det är politikerna som har att bestämma hur skogen ska användas, påpekar Annika Nordin. Forskarnas uppgift är att förmedla kunskapen till skogsindustrin som behöver nya, förädlade produkter.

Fakta | En studie i skog

I veckan hölls konferensen World Forests Summit i Stockholm, arrangerad av tidskriften The Economist. På programmet fanns seminarier om bland annat skogens roll vad gäller klimatfrågan, konsekvenser av överavverkning samt långsiktigt skogsbruk, men också skogsindustrins utveckling i framtiden.