Люди использовали генетические манипуляции на протяжении тысячелетий, задолго до того, как начали работать в лабораторных халатах. От милых собак до сочных фруктов – селекционное разведение уже давно используется для выращивания ценных растений и животных.
В наши дни ученые проводят более точные генетические манипуляции в лабораториях. Но результаты не всегда были идеальными. До недавнего времени генетическая модификация могла быть немного неуклюжей, создавая организмы, которые могли бы процветать в лаборатории, но не в реальных условиях.
Взять под контроль
Профессор Райан Листер из Университета Западной Австралии является соавтором статьи о том, как растения могут быть лучше с помощью более сложного генетического редактирования.
«У организмов есть сложные программы, которые контролируют, когда, где и в какой степени включаются или выключаются гены», – говорит Райан, – «Мы хотим генетически модифицировать растения с точностью, равной тому, чего достигла естественная эволюция».
Эти сложные программы, которые естественным образом развиваются, позволяют растению реагировать на окружающую среду. Например, растение может естественным образом развить ген, который активируется только при высоких температурах. Если вы можете идентифицировать естественную генетическую программу, вызывающую активацию этого гена, то вы сможете воссоздать эту программу управления в другой части растения. В данном примере это означает, что вы можете создать растение, которое будет реагировать на высокую температуру очень специфическим образом.
Климатическая устойчивость
Овладение этим уровнем генетической манипуляции может дать исследователям больший контроль над экономической продуктивностью растений. Это может превратить их в тщательно отстроенные биологические фабрики, которые эффективно создают высокоценные молекулы или улучшают их реакцию на жесткие внешние воздействия, такие как вредители и изменение климата.
В Австралии это может стать переломным моментом для сельского хозяйства, которое становится все более уязвимым перед суровыми климатическими условиями. Обеспечение климатической устойчивости растений, вероятно, является очевидным применением результатов исследования.
А что насчет выращивания растений в космосе? Может ли исследование Райана помочь нам в этом?
Космические семена
Райан является частью межуниверситетского исследовательского проекта под названием «Центр передового опыта в области растений для космоса» Австралийского исследовательского совета. Проект будет исследовать, как разработать растения, которые прекрасно себя чувствуют в условиях космоса.
"Поскольку люди распространялись по всему миру за последние несколько тысячелетий, мы брали с собой растения. Растения являются основой нашей цивилизации, обогащая нашу жизнь и здоровье", – говорит Райан, – "Не говоря уже о том, что они являются невероятно эффективными и многофункциональными машинами, которые могут создавать огромное разнообразие молекул и материалов".
Если бы мы создали колонии на Луне или Марсе, было бы сложно привезти машины, которые производят лекарства или другие материалы. Но если мы сможем создать растения, которые могут производить определенные молекулы по требованию, то нам нужно будет привезти только семена для выращивания этих растений.
Вернувшись на Землю
На Земле исследования Райана могут быть применены в других областях, таких как вертикальное фермерство. Инновационная практика сельского хозяйства основана на тщательном контроле условий окружающей среды.
"Когда мы выращиваем растения в эффективных условиях контролируемого закрытого помещения, мы можем достичь очень высокого роста и продуктивности при очень низком использовании питательных веществ и воды", – говорит Райан, – "Но это совершенно другие условия, чем те, в которых растения эволюционировали, и они сопряжены со своими собственными проблемами. Мы стремимся преодолеть их, чтобы достичь еще большей продуктивности и универсальности. Внутреннее сельское хозяйство может избавить от проблем транспортировки свежих продуктов с удаленных ферм, где они обычно производятся, к основным точкам спроса и потребления. И для некоторых стран, страдающих от ограниченности земельных ресурсов, это может быть настоящим благом для преодоления проблем с продовольственной безопасностью".
Перед тем, как мы начнем выращивать генетически измененные растения на Марсе, предстоит пройти много этапов. Но, как знают все, кто занимался небольшим садоводством, из малого может вырасти большое.