رغم أن الأسمدة ذات أهمية حاسمة لإمدادات الغذاء العالمية، فإن إنتاجها يستهلك كميات كبيرة من الطاقة ويتسبب في انبعاثات. وتظهر الأبحاث أن وضع ميكروبات مفيدة حول جذور النباتات يمكن أن يزوّد النبات بالنيتروجين اللازم لنموه. وقد تقلل هذه الطريقة الحاجة إلى الأسمدة الكيميائية، التي يُعد إنتاجها مسؤولًا عن نحو 2٪ من انبعاثات غازات الدفيئة العالمية، كما قد تقلل تكاليف المزارعين. وقد رفعت حرب إيران أسعار الطاقة والأسمدة أيضًا في الأشهر الأخيرة.
ويستخدم الناس الأسمدة منذ آلاف السنين بوصفها أسمدة حيوية، فيما تطوّر الشركات أسمدة ميكروبية، بما في ذلك أسمدة تعتمد على الهندسة الوراثية. غير أن تمكّن الميكروبات من توفير النيتروجين للنباتات بصورة موثوقة مع الحفاظ على حياتها في الوقت نفسه أمر صعب. ورغم أن نسبة النيتروجين في الهواء تبلغ نحو 80٪، فإن النباتات لا تستطيع استخدامه مباشرة؛ إذ تحوّل الميكروبات النيتروجين إلى مركبات مثل الأمونيا. وفي الأسمدة الاصطناعية، تُجرى هذه العملية صناعيًا باستخدام عملية Haber-Bosch التي تعتمد على الغاز الطبيعي.
وتعمل Switch Bioworks على مفتاح جيني يتيح للميكروبات أن تتكاثر أولًا حول الجذور، ثم تنتج النيتروجين. وفي النهج الرئيسي الذي تتبعه الشركة، ستبدأ الميكروبات في إنتاج الأمونيا عندما ينخفض مستوى النيتروجين في التربة إلى ما دون مستوى معين.
ويُختبر منتج Switch حاليًا في ست ولايات أمريكية. وتركّز الشركة في البداية على الذرة المزروعة على أكثر من 90 مليون أكر في الولايات المتحدة في 2026، كما أنها تبعد سنتين إلى ثلاث سنوات عن طرح منتج تجاري. ولا يزال مدى فعاليته في الحقل غير معلوم.
لماذا هذا مهم
يفتح هذا النهج باب النقاش حول الاعتماد على العمليات الصناعية كثيفة استهلاك الطاقة والمدخلات الكيميائية المطبقة من الخارج لتلبية احتياجات النبات من النيتروجين. لذلك، تحظى هذه التطورات بمتابعة من جانب المزارعين الذين ترتفع تكاليف الأسمدة بالنسبة إليهم، وكذلك من جانب السياسات البيئية الساعية إلى خفض انبعاثات الإنتاج الزراعي. إلا أن مدى استقرار عمل الأسمدة الميكروبية خارج المختبر أو الظروف الخاضعة للرقابة لم يتضح بعد. ولا يزال من غير الواضح، على وجه الخصوص، ما إذا كان بالإمكان الحفاظ على التوازن بين استمرار الميكروبات في الحياة حول الجذور وإنتاج النيتروجين في ظروف التربة والمناخ المختلفة. وتهدف التجارب في ست ولايات إلى إظهار ما إذا كان بالإمكان إزالة هذا الغموض قبل اقتراب التكنولوجيا من الاستخدام التجاري.