Þú hefur kannski rétt í þessu borðað sushi í forrétt og fylgir því eftir með ljúffengum karrírétti. Eða þá að þú kjósir frekar risotto eða chili con carne. Og hver elskar ekki rís ala mande?
Allir þessir réttir eiga eitt sameiginlegt: þeir innihalda eitur.
Nánar tiltekið eru þeir gerðir úr hrísgrjónum sem innihalda eiturefni sem – vegna loftslagsbreytinga – gæti kostað milljónir og aftur milljónir manna lífið. Almenn heilsa jarðarbúa er því í hættu.
Sem betur fer hafa vísindamenn þó einnig fundið einfaldar leiðir til að koma í veg fyrir að þetta heilsuspillandi eiturefni eyðileggi ánægjuna af neyslu hrísgrjóna.
Hrísgrjónaplantan dregur eiturefni í sig
Hrísgrjón eru stór hluti fæðu milljarða manna um allan heim. Á uppskerutímabilinu 2023–2024 voru meira en 520 milljónir tonna af hrísgrjónum borðuð á heimsvísu sem jafngildir um 1,4 milljónum tonna á dag.
Í Asíu eru hrísgrjón undirstaða fæðunnar og í löndum á borð við Víetnam, Kambódíu, Mjanmar og Bangladess, þar sem neyslan er mest, standa þau undir meira en 70 prósentum af daglegri hitaeiningainntöku.
Hrísgrjón eru mikilvægasta fæða heims.
Hrísgrjón eru helsta næringaruppspretta meira en helmings jarðarbúa og stendur undir um 21 prósenti af heildarorkuinntöku heimsins. Hrísgrjónaplöntuna er auðvelt að rækta í miklu magni, hún skilar miklu magni hitaeininga á hvern hektara og mætir stórum hluta daglegrar orku- og næringarþarfar.
Í dag fara 90 prósent af allri hrísgrjónaframleiðslu heims fram í hitabeltissvæðum og heittempruðum loftslagsbeltum Asíu, þar sem raki og hiti er mikill. Hrísgrjón eru ræktuð á ökrum fylltum vatni sem tryggja gott aðgengi að næringarefnum og virka jafnframt sem náttúruleg illgresisvörn, þar sem aðrar plöntur eiga erfitt uppdráttar í súrefnissnauðu vatnsumhverfinu.
En galli fylgir þó ræktun í vatnssósa jarðvegi. Hrísgrjónaplöntur taka í sig eiturefni, nánar tiltekið ólífrænt arsen.
Arsen er eitrað frumefni sem getur valdið alvarlegum sjúkdómum og hamlað þroska barna. Dagleg inntaka jafnvel lítilla skammta af ólífrænu arseni safnast smám saman upp í líkamanum og getur með tímanum leitt til meðal annars krabbameins og hjarta- og æðasjúkdóma.
21 prósent af heildarhitaeiningainntöku heimsins kemur úr hrísgrjónum sem eru helsta fæða meira en helmings jarðarbúa.
Frumefnið arsen er að finna náttúrulega í jarðskorpunni, þar sem það losnar og berst um umhverfið á yfirborði jarðar. Í jarðvegi binst mest af arseni járnoxíðum sem gerir efnið síður aðgengilegt og takmarkar hversu mikið plönturætur geta tekið það upp.
En svokallaðar loftfælnar bakteríur sem lifa í vatnsmettuðum og súrefnissnauðum jarðvegi hrísgrjónaakra, nota járnoxíð í stað súrefnis til orkuefnaskipta. Þegar bakteríurnar umbreyta járnoxíðinu losnar ólífrænt arsen og verður auðvelt fyrir rætur hrísgrjónaplöntunnar að taka það upp.
Vegna súrefnissnauðra ræktunarskilyrða í vatni innihalda hrísgrjón mun meira af ólífrænu arseni en nytjaplöntur sem vaxa í venjulegum, loftríkum jarðvegi, þar sem eiturefnið helst að mestu bundið járnoxíðum. Í hrísgrjónum er til dæmis meira en 25 sinnum meira arsen en í öðrum korntegundum á borð við kínóa, hveiti og bókhveiti.
Heilsufarsvandinn hefur verið þekktur lengi en nýjustu rannsóknir benda nú til þess að uppsöfnun eiturefnisins muni aukast verulega á komandi árum.
Hiti og CO₂ skapa ofureitur
Loftslagsbreytingar hafa víðtæk áhrif á hrísgrjónarækt. Rannsóknir hafa sýnt að hærra hitastig og aukið magn CO₂ í andrúmslofti geta haft neikvæð áhrif á bæði uppskeru og næringargildi hrísgrjóna. En ná mun lengra.
Í stærstu rannsókn sinnar tegundar hingað til kannaði stór hópur kínverskra og bandarískra vísindamanna hvernig loftslagsskilyrði framtíðarinnar munu hafa áhrif á upptöku hrísgrjónaplöntunnar á arseni.
90 prósent af hrísgrjónum heimsins eru ræktuð í Asíu, þar sem raki, hiti og vatnsakrar skapa góð skilyrði fyrir hrísgrjónaplönturnar.
Tilraunin stóð yfir í níu ár, frá 2014 til 2023. Rannsakendur prófuðu alls 28 ólík hrísgrjónaafbrigði sem ræktuð voru á fjórum tilraunaökrum við Jangtsefljót í Kína.
Á tilraunaökrunum gátu þeir stýrt bæði hitastigi og CO₂-magni og hrísgrjónaplönturnar voru ræktaðar við fjögur mismunandi loftslagsskilyrði.
Á einum akrinum ríktu núverandi aðstæður hvað varðar hitastig og CO₂. Á öðrum var CO₂-magnið aukið um 200 ppm (hlutar á hverja milljón loftsameindir). Á þriðja var hitastigið hækkað um 2 gráður á Celsíus. Á fjórða akrinum voru bæði CO₂-magnið aukið og hitastigið hækkað.
Eftir uppskeru sýndu mælingar að hrísgrjón sem ræktuð voru við hærra hitastig innihéldu að jafnaði 17 prósent meira arsen en hrísgrjón sem ræktuð voru við núverandi loftslagsskilyrði. Aukið CO₂ eitt og sér hafði ekki teljandi áhrif en í samspili við hærra hitastig sáu vísindamenn mestu breytinguna.
Hrísgrjónaplöntur sem ræktaðar voru bæði við hærra hitastig og aukið CO₂-magn innihéldu að jafnaði allt að 50 prósent meira arsen í hrísgrjónunum en plöntur sem uxu við núverandi loftslagsaðstæður.
Arsen er gráleitur og stökkur hálfmálmur, frumefni númer 33 sem verður eitrað þegar það tengist járnoxíði í jarðvegi.
CO₂ er hreinn áburður fyrir plöntur og örvar vöxt þeirra. Þegar aðgengi að CO₂ eykst vaxa ræturnar sem gerir plöntunum kleift að taka upp meiri næringu úr jarðveginum – og þar með einnig meira arsen.
Tilraunirnar sýndu þó að aukið CO₂-magn hafði engin áhrif á arsenmagn í hrísgrjónum nema hitastigið hækkaði jafnframt. Skýringin liggur í áhrifum hitans á lífið í jarðveginum.
Greiningar á jarðvegssýnum af tilraunaökrunum skýrðu hvernig hnattræn hlýnun eykur magn ólífræns arsens í hrísgrjónum. Þær leiddu í ljós að örverur í jarðveginum verða virkari við hærra hitastig og framleiða í meira mæli ensím sem mynda arsenít, eitraðri mynd arsens sem auðveldara er fyrir plöntur að taka upp.
Hrísgrjónabændur rækta eitur
Eftir því sem hitastig hækkar og CO₂-magn eykst verða tilteknar bakteríur í vatnssósa hrísgrjónaökrum virkari. Afleiðingin er sú að mun meira af eiturefnum berst inn í hrísgrjónaplönturnar.
1. Súrefnissnauður jarðvegur kallar á nýjar leiðir hjá bakteríum
Í súrefnissnauðum jarðvegi hrísgrjónaakra lifa loftfælnar bakteríur (gular) sem geta, í stað súrefnis, nýtt járnoxíð (rautt/appelsínugult) til orkuefnaskipta. Í ferlinu umbreyta bakteríurnar járnoxíði og losa ólífrænt arsen, svokallað arsenat.
2. Bakteríur verjast með því að umbreyta eitrinu
Arsenat er eitrað fyrir bakteríurnar og þess vegna mynda þær afeitrunarensím (grænt) sem umbreyta arsenati í annað form ólífræns arsens, svokallað arsenít. Hiti og CO₂ (gul og grá píla) örva virkni ensímanna og þar með magn arseníts í jarðveginum.
3. Hrísgrjónaplöntur taka nýja eitrið auðveldlega upp
Rætur hrísgrjónaplöntunnar taka arsenít auðveldlega upp og efnið safnast að lokum fyrir í hrísgrjónunum. Eiturefnið kemst um alla plöntuna þar sem það líkist mjög næringarefninu kísli sem er lykilatriði fyrir heilbrigði og vöxt hrísgrjóna.
Samanborið við akra við núverandi loftslagsskilyrði höfðu tilraunaakrar með hærra hitastig og aukið CO₂-magn allt að sex sinnum meira magn af bakteríugeninu arsC. Genið stýrir myndun ensímsins arsenatreduktasa sem bakteríur nota sjálfar til að verjast eitrun.
Ensímið umbreytir arsenati í arsenít sem bakteríurnar eiga auðveldara með að flytja út úr frumum sínum og þannig losna við eiturefnið. Því miður á arsenít einnig mun greiðari leið inn í hrísgrjónaplöntur en upphaflega efnið, arsenat.
Hrísgrjón auka krabbameinshættu
Óhugnanlegar niðurstöður rannsakendanna hafa síðan verið nýttar í líkön sem meta framtíðaráhrif hrísgrjóna á heilsu jarðarbúa. Þar eru niðurstöður einnig mjög uggvænlegar.
Aukin útsetning fyrir ólífrænu arseni í fæðu sem rekja má til hnattrænnar hlýnunar, er talin leiða til hækkandi tíðni krabbameina.
Samkvæmt loftslagssviðsmynd þar sem hrísgrjón eru ræktuð við 2 gráðum hærra hitastig og með 200 ppm meira CO₂ í andrúmsloftinu má búast við því að árið 2050 verði í sjö stórum hrísgrjónalöndum í Asíu, með Kína í fararbroddi, 44 prósent fleiri einstaklingar sem fá lungna- og þvagblöðrukrabbamein einhvern tíma á ævinni en nú – að því gefnu að neysla hrísgrjóna haldist svipuð og í dag.
Hér sest eiturefnið í líkamanum
Stöðug inntaka jafnvel lítilla skammta af ólífrænu arseni safnast upp í líkamanum, þannig að frumurnar verða stöðugt fyrir skaðlegum áhrifum eiturefnisins. Það getur leitt til sjúkdóma víða um líkamann.
Eitur safnast upp í heilanum
Arsen kemst auðveldlega yfir blóð-heila þröskuldinn og berst meðal annars inn í heilastöðina drekann. Þar eykur eiturefnið myndun svokallaðra hvarfgjarnra súrefnissambanda sem valda bólgum (appelsíugult) og draga úr getu taugafrumna til að eiga samskipti.
Heilbrigðar frumur skaðast
Arsen getur bundist amínósýrum sem kallast cystín í próteinum, til dæmis í lungnafrumum (græn). Próteinin eru vinnuhestar frumunnar og sjá meðal annars um að lagfæra DNA-skemmdir og þegar arsen truflar starfsemi þeirra geta stökkbreytingar safnast upp og breytt frumum í krabbameinsfrumur.
Arsen ræðst á húðfrumur
Húðfrumur sem verða fyrir áhrifum arsens geta farið að framleiða meira af periostíni, próteini sem bindur saman húðvefinn. Of mikið periostín leiðir til langvinnrar bólgu og húðbreytinga, til dæmis þykknunar húðarinnar og í versta falli húðkrabbameins.
Insúlínframleiðsla raskast
Í brisinu eykur arsen myndun svokallaðra hvarfgjarnra súrefnissambanda (ROS) í beta-frumum sem sjá um framleiðslu insúlíns. Súrefnissamböndin geta drepið frumurnar og þannig aukið líkur á að sykursýki af tegund 2 þróist.
Hér sest eiturefnið í líkamanum
Stöðug inntaka jafnvel lítilla skammta af ólífrænu arseni safnast upp í líkamanum, þannig að frumurnar verða stöðugt fyrir skaðlegum áhrifum eiturefnisins. Það getur leitt til sjúkdóma víða um líkamann.
Eitur safnast upp í heilanum
Arsen kemst auðveldlega yfir blóð-heila þröskuldinn og berst meðal annars inn í heilastöðina drekann. Þar eykur eiturefnið myndun svokallaðra hvarfgjarnra súrefnissambanda sem valda bólgum og draga úr getu taugafrumna til að eiga samskipti.
Heilbrigðar frumur skaðast
Arsen getur bundist amínósýrum sem kallast cystín í próteinum, til dæmis í lungnafrumum. Próteinin eru vinnuhestar frumunnar og sjá meðal annars um að lagfæra DNA-skemmdir og þegar arsen truflar starfsemi þeirra geta stökkbreytingar safnast upp og breytt frumum í krabbameinsfrumur.
Arsen ræðst á húðfrumur
Húðfrumur sem verða fyrir áhrifum arsens geta farið að framleiða meira af periostíni, próteini sem bindur saman húðvefinn. Of mikið periostín leiðir til langvinnrar bólgu og húðbreytinga, til dæmis þykknunar húðarinnar og í versta falli húðkrabbameins.
Insúlínframleiðsla raskast
Í brisinu eykur arsen myndun svokallaðra hvarfgjarnra súrefnissambanda (ROS) í beta-frumum sem sjá um framleiðslu insúlíns. Súrefnissamböndin geta drepið frumurnar og þannig aukið líkur á að sykursýki af tegund 2 þróist.
Líkönin sýndu einnig að það magn ólífræns arsens sem finnst í hrísgrjónum sem ræktuð eru við núverandi loftslagsskilyrði gæti leitt til þess að bara í Kína gæti um 13,4 milljónum fleiri greinst með krabbamein einhvern tíma á ævinni fyrir árið 2050.
Og sú tala gæti hækkað í 19,3 milljónir ef loftslagsbreytingar þróast með þeim hætti sem óttast er.
Auk krabbameina virðist einnig bera á aukningu í hjarta- og æðasjúkdómum og sykursýki vegna meira magns ólífræns arsens í fæðunni.
Vísindamenn vilja þurrka upp hrísgrjónaakra
Uggvænleg framtíðarsýn kallar á nýjar lausnir, jafnt á hrísgrjónaökrum sem og á rannsóknarstofum og vísindamenn vinna nú hörðum höndum að því að finna leiðir til að halda arsenmagni niðri.
19,3 milljón fleiri Kínverjar gætu greinst með krabbamein einhvern tíma á ævinni fyrir árið 2050 ef loftslagsbreytingar þróast eins og gert er ráð fyrir.
Alþjóðlegt rannsóknarteymi kannar til dæmis hvort unnt sé að kynbæta hrísgrjónaplöntur sem hafa takmarkaða getu til að taka upp ólífrænt arsen, án þess að skerða upptöku kísils sem er mikilvægt næringarefni fyrir plönturnar.
Kísill og arsen berast inn í rætur hrísgrjónaplöntunnar í gegnum sömu prótein og rannsakendur reyna meðal annars að breyta þeim hluta erfðaefnis plöntunnar sem stjórnar myndun þessara próteina. Markmiðið er að draga úr upptöku arsens án þess að raska kísilflæðinu.
Árangur hefur þegar náðst. Árið 2024 tókst að minnka styrk arsens í hrísgrjónum um allt að 63 prósent án þess að uppskeran drægist saman.
Önnur leið felst í nýjum ræktunaraðferðum.
Árið 2024 kom indverskt rannsóknarteymi til dæmis auga á að önnur aðferð við hrísgrjónarækt getur dregið úr upptöku ólífræns arsens um 26 prósent.
Aðferðin felst í því að skipt er á milli þess að halda ökrunum undir vatni og leyfa þeim að þorna. Með því er dregið úr virkni loftfælnu bakteríanna sem bera ábyrgð á myndun arsens í því formi sem plöntur taka auðveldast upp. Þegar akrarnir þorna drepst stór hluti þessara baktería og um leið verður kísill aðgengilegri í jarðveginum.
Hrísgrjónaplönturnar fylla þá næringarforða sinn frekar af kísli en arseníti.
Vísindamenn halda áfram að þróa og prófa þessar aðferðir og árangurinn mun ráða því hvort hægt verður að njóta hrísgrjónagrauts og sushi í framtíðinni, án þess að hafa áhyggjur af heilsunni.
