Insekter kan bruges som føde til både dyr og mennesker, og det er potentielt muligt at producere dem med et lavere ressourceforbrug og miljøaftryk end traditionelle husdyr. Forskning viser nu, hvordan man kan tilpasse metoder fra traditionel husdyrproduktion til at “forbedre” insekter rent genetisk.

Af Stine Frey Laursen, Laura Skrubbeltrang Hansen, Jesper Givskov Sørensen & Torsten Nygård Kristensen.

Vi er flere mennesker på jorden end nogensinde før: Nu 8 milliarder – og vi står overfor en kæmpe udfordring i forhold til at imødekomme en stigende fødevareefterspørgsel og samtidig minimere fødevareproduktionens belastning af miljøet. Insektavl er et lovende redskab i værktøjskassen, fordi insekter har mange egenskaber, der gør dem egnede til brug som både dyrefoder og mad til mennesker. De har højt proteinindhold og er gode kilder til vitaminer og mineraler. I modsætning til traditionelle husdyr er insekter vekselvarme, så de skal ikke bruge energi på at opretholde en konstant kropstemperatur. Det betyder, at en større andel af energien fra deres føde kan bruges til at vokse – og derfor er de enormt effektive til at omsætte deres foder til biomasse. 

Sammenlignet med produktionen af traditionelle husdyr forbruger insekter færre ressourcer i form af land og vand, og der udledes også færre drivhusgasser per enhed protein produceret. Derudover kan insekter leve af en lang række rest- og biprodukter, såsom madaffald og gødning. Insekter kan derved indgå i en cirkulær fødevareproduktion og omdanne affaldsprodukter af lav kvalitet til biomasse af høj kvalitet. 

For at gøre produktionen af denne nye proteinkilde endnu mere bæredygtig, har vi sat os for at undersøge forskellige måder at optimere produktionen af insekter. Det har vi gjort gennem et forskningsprojekt f inansieret med midler fra Danmarks Frie Forskningsfond med involverede fra Aarhus Universitet og Aalborg Universitet.

Overordnet er der to måder at optimere produktionen af insekter på: Enten kan man forbedre miljøforholdene – det vil sige optimere på temperatur, foder eller andre miljøfaktorer, der har betydning for insekternes vækst og produktivitet. Eller også kan man “forbedre” insekterne rent genetisk. Det sidste indebærer, at man tilpasser og anvender de principper og værktøjer, som man i årtier har brugt på afgrøder og husdyr – nu blot på insekter. Det involverer blandt andet selektiv avl, hvor insektpopulationerne forbedres ved at udvælge insekter med ønskværdige egenskaber. 

Fluer kan omdanne affald  til mad

Nogle insekter har en naturlig evne til at udnytte affaldsprodukter af lav kvalitet, som ikke kan bruges som foder til traditionelle husdyr. Dermed har de potentialet til at producere værdi ud fra ressourcer, der typisk vil havne på lossepladser, blive brugt som gødning på marker eller blive brændt på forbrændingsanlæg. I vores projekt arbejder vi primært med to insektarter; soldaterfluen (Hermetia illucens) og stuefluen (Musca domestica), som netop er eminente til at omsætte affaldsprodukter. Men da der findes f lere end en million beskrevne arter af insekter – og mange endnu ubeskrevne arter – kan der sagtens være arter, som kan gøre det endnu bedre.

I modsætning til traditionelle husdyr, der er blevet opdrættet af landmænd i tusinder af år, så er stor-skala-insektopdræt stadig et relativt nyt område. Det betyder, at vi har begrænset viden om den grundlæggende biologi for de arter, der arbejdes med. Der er mange faktorer, der har betydning for insekters vækst og produktivitet. Det miljø, insekterne lever i, har stor indflydelse på vigtige egenskaber, såsom hvor hurtigt de vokser, hvor store de bliver, og hvor mange æg de producerer. 

Når insekterne fodres med næringsfattige fodertyper som husdyrgødning kan det påvirke deres produktivitet. Vi har i vores forskning for eksempel vist, at fodertype kan påvirke væksthastighed og størrelse af soldaterfluelarver samt antal æg, de kan producere som voksne fluer. En vigtig pointe fra forsøget er, at selvom produktiviteten er lavere på mere næringsfattige fodertyper, kan det stadig være meget bæredygtigt at anvende affaldsprodukter som larvefoder.

Udover at kende insekternes krav til næring er viden om optimale temperaturer og luftfugtigheder, sygdomme, og reproduktionsbiologi også vigtig for en effektiv og bæredygtig produktion. Desuden kan nogle af de rest- og biprodukter, som vi gerne vil fodre til insekter, potentielt indeholde sygdomsfremkaldende mikroorganismer eller sundhedsskadelige stoffer. Det og meget andet skal undersøges som en del af udrulningen af insektproduktion. Læg dertil hele lovgivningsområdet, hvor regelsæt skal tilpasses til at rumme en helt ny klasse af husdyr. 

Udfordringer ved insektavl

I vores forskning har vi fokuseret på at bidrage med værktøjer til at forbedre insekters genetik gennem selektiv avl. Det har vi primært gjort ved at bruge avlsværktøjer, som allerede er vidt anvendt i husdyr- og planteavl – men endnu ikke hos insekter. Vores mål er at forbedre vigtige egenskaber i insekterne, såsom væksthastighed og kropsstørrelse, uden at det bliver på bekostning af deres sundhed og reproduktion. I den traditionelle husdyrproduktion har man med sådanne metoder for eksempel kunnet mere end fordoble mælkeproduktionen hos malkekvæg og vægten af slagtekyllinger i løbet af de seneste cirka 50 år. Selektiv avl er således en væsentlig årsag til, at vi kan købe højkvalitetsfødevarer til lave priser i supermarkedet.

Selvom ideen med selektiv avl er enkel – nemlig at udvælge de individer, der har fordelagtige gener i forhold til de egenskaber, vi gerne vil fremme – er avl i insekter ikke uden udfordringer. Insekter har typisk meget korte generationsintervaller, og det tager kun få uger at gennemgå de forskellige livsstadier. På den ene side er det en fordel, når vi snakker avl, da vi kan opnå store genetiske ændringer på kort tid. Men den korte generationstid betyder også, at vi skal kunne måle de ønskede egenskaber meget hurtigt for at identificere de bedste individer – og ofte skal vi måle disse egenskaber i tusindvis af individer, hvilket kan være en stor udfordring. 

En anden udfordring er, at i modsætning til traditionelle husdyr, hvor enkelte dyr kan mærkes, for eksempel med øremærker, så er det vanskeligt at mærke et insekt. Det skyldes, at et insekt gennemgår en fuldstændig forvandling og smider sit exoskelet (et stivgørende strukturelement, der sidder uden på insektet), når det går fra et livsstadie til et andet. Vi har fundet gode løsninger på disse udfordringer. Blandt andet har vi udviklet metoder til effektivt at få præcis information om størrelse og stresstolerance på mange individer på kort tid, hvilket gør udvælgelsesprocessen hurtigere og mere pålidelig. Derudover benytter vi forsøgsdesign, hvor vi har styr på slægtskabet mellem individer.  

Hvorfor vil vi kende fluernes stamtræ?

Avl kan foregå på mange måder, og den komplekse, men også mere effektive tilgang, som vi arbejder med i vores forskning, er afhængig af viden om slægtskab mellem individer. Et simplere alternativ er det, vi kalder fænotypisk selektion eller masseselektion. Princippet er her, at man i en population af insekter måler egenskaber (fænotyper), som ønskes ændret, og benytter indiviIkke publicerede data. der med ønskede egenskaber som forældre til den næste generation. Her holder man ikke styr på slægtskabet mellem individer, og det har to negative konsekvenser:

1) Der er stor risiko for indavl. Det er der, fordi forældrene jo netop udvælges, fordi de ligner hinanden, og derfor vil de i gennemsnit også være tættere beslægtet end tilfældigt udvalgte individer. Det kaldes assortativ parring og er noget skidt i avlssammenhæng, fordi det fører til indavl og såkaldt indavlsdepression, som kan udmønte sig i form af blandt andet reduceret reproduktion, levealder og vækst.

2) Det er vanskeligt at selektere for flere egenskaber på samme tid. Et eksempel kan være, at man gerne vil øge væksthastigheden, men samtidig ønsker larver med et særligt proteinindhold. Måling af en larves proteinindhold kræver, at den moses, og derfor kan den ikke bidrage som forælder til næste generation.

Disse problemstillinger knyttet til fænotypisk selektion kan vi styre udenom i vores tilgang, da den netop er baseret på viden om slægtskab. Herved kan vi minimere indavl, og når en larve ofres til proteinmålinger, kan vi blot i stedet vælge individer, som er tæt beslægtet med den, til det videre avlsarbejde. 

Vi skal lære at spise insekter

Insekter har været spist af mennes ker og brugt som foder til husdyr i mange kulturer i århundreder. Men det er nyt i vores del af verden, og som beskrevet i denne artikel er der er meget at lære i forhold til at udvikle og optimere produktionen. 

Vores forskning er et skridt på vejen og viser, at der er mange muligheder for, at insekter kan udgøre en af mange nye måder at producere foder og fødevarer på. Vi har blandt andet vist, at vigtige egenskaber kan ændres gennem selektiv avl, og dermed at der er et stort potentiale for, at vi i fremtiden kan udvikle mere effektive og højtydende insektpopulationer, der kan bidrage til en fødevareproduktion med et lavere miljø- og klimaaftryk.

I fremtiden vil vi sandsynligvis se, at insekter i stigende omfang vil finde anvendelse som foder til kæledyr og som erstatning for eksempelvis importeret soja til vores husdyr. Men vi skal samtidig vænne os til, at insekter også kan være menneskeføde og ikke bare en sjov gimmick, vi finder frem i festlige sammenhænge. Vi skal med andre ord lære at spise insekter. ♦