В Джорджии высадили лес генно-модифицированных деревьев: они должны спасти мир от парникового эффекта
В середине февраля в Джорджии компания Living Carbon высадила пять тысяч саженцев генетически модифицированных тополей. Экологи и репортеры бьют тревогу, так как это беспрецедентный случай, когда частная компания получила разрешение на выращивание подобных растений, причем в рекордные сроки. К тому же компания не имеет научных доказательство того, что эти деревья реально могут решить проблему, для которой их создали. Подробнее рассказало издание Meduza.
Фото: IStock
Компания утверждает, что новый сорт тополей обладает более эффективным фотосинтезом, а это позволяет таким деревьям расти в полтора раза быстрее диких сородичей. Основатели компании, которые намерены в течение года высадить несколько миллионов подобных саженцев, заявляют, что таким образом собираются бороться с повышением концентрации CO₂ в атмосфере, а значит, и с изменением климата.
Чтобы добиться ускоренного роста деревьев, генные инженеры из стартапа Living Carbon воспользовались изобретением биологов-синтетиков из Университета Иллинойса.
Тем удалось «разогнать» скорость фиксации атмосферного углерода в табаке путем введения в клетки растения пары ферментов, взятых в одном случае у водоросли хламидомонады, а во втором — у тыквы. В результате этого табак и правда научился фотосинтезировать существенно эффективнее: в эксперименте ГМ-растение набирало массу на четверть быстрее, а крахмала (выступающего в качестве запасов энергии) в его клетках было на 40% больше.
Далеко не все растения идеально подходят для фотосинтеза
Известный факт, что растения по сути создают свою биомассу из солнечного света и воздуха, а точнее — из углекислого газа, который с помощью специального фермента превращается в сахара, на что, собственно, и тратится энергия солнца. Не такой известный факт, что не все растения проводят этот процесс полностью оптимальным образом.
Фундаментальная проблема, ограничивающая эффективность фиксации углекислого газа большинством растений, заключается в том, что фермент, который отвечает за присоединение молекулы CO₂ к «заготовке» будущей молекулы сахара, умеет не только присоединять «правильный» углерод, но и присоединяет «неправильный» кислород.
По теме: В США одобрили продажу генно-модифицированных фиолетовых помидоров: чем властям не угодили красные
В результате этого образуется вещество под названием гликолат, который покидает хлоропласты (где происходит фотосинтез), а в конечном итоге разваливается — снова с образованием молекулы CO₂. Получается, что из-за ошибки, вместо фиксации углерода, растение его выкидывает. Этот процесс называют фотодыханием.
Некоторые растения, например кукуруза, научились частично обходить этот не самый эффективный способ фотосинтеза за счет использования довольно сложных дополнительных ухищрений (один из способов — так называемый C4-фотосинтез).
Генные инженеры из Иллинойса придумали способ, как сделать так, чтобы растение не выбрасывало гликолат из хлоропластов, а отщепляло его внутри, чтобы фиксирующий фермент мог присоединить этот углерод к «заготовке» сахара и почти полностью подавить фотодыхание.
Эксперименты на табаке позволили подобрать удачную комбинацию генов соответствующих ферментов, которую решили использовать и инженеры из Living Carbon для оптимизации фотосинтеза у тополя.
От научной статьи до лесов с генно-модифицированными тополями, по логике, должен был быть очень длинный путь. Но в Living Carbon решили его срезать, результат чего может оказаться довольно сомнительным.
Проблема в том, что деревья довольно сильно отличаются от растения табака, поэтому эффект от той же модификации на другом виде растения может быть непредсказуем.
Исследователи компании это тоже осознавали и провели ряд экспериментов, результаты которых были выложены в виде препринта на сайте bioRxiv. Тем не менее на момент получения разрешения эти данные еще не отрецензировали другие ученые и статья не была официально опубликована.
Перед тем как «выпустить» деревья в естественную среду обитания, их испытали лишь в теплице, где и были получены обнадеживающие результаты по скорости их роста. Но никаких полевых испытаний перед масштабной высадкой проведено не было.
Но это чудесным образом не помешало Living Carbon получить разрешение на высадку деревьев в максимально короткие сроки. Это шокировало не только представителей экологической организации The Global Justice Ecology Project, которые борются с высаживанием ГМ-деревьев, но и ближайших «конкурентов» Living Carbon — группу ученых, которые уже третий год ждут разрешения на широкомасштабное выращивание американского каштана, устойчивого к грибку.
Основатели Living Carbon использовали лазейку в законодательстве, которая позволяет избежать регулирования со стороны федеральных властей (USDA). Дело в том, что для генетической модификации своих растений они применили довольно примитивный метод, который формально, с юридической точки зрения не делал их растения «модифицированными».
Поправка в сельскохозяйственном законодательстве, выпущенная в 2020 году гласит, что под регулирование USDA попадают только генетически модифицированные растения, которые были созданы при помощи бактериального или вирусного вектора, то есть носителем новой генетической информации в их случае являются бактерии или вирусы.
Это самый популярный сейчас метод генетической модификации в лабораториях, которые занимаются растениями. В таких случаях агробактерии, обладающие естественной способностью проникать в растительные клетки и передавать свою ДНК, снабжают новой, специально созданной ДНК-конструкцией. Получается, что нужный ген вводят сначала в бактерию, а затем уже саму бактерию подселяют к растению.
Этим же методом пользовались и ученые Living Carbon, когда проводили пробные эксперименты на тополях. Но когда дело дошло до высадки огромного количества саженцев, компания, скажем так, срезала углы.
Она использовала «генную пушку» — способ доставки ДНК, подразумевающего в буквальном смысле обстрел клеток растения микроскопическими шариками золота, покрытыми генетическим материалом. Этот метод тоже хорошо известен и довольно надежен, но его важный недостаток заключается в том, что нужные гены в результате «обстрела» могут встроиться в произвольное место генома. И формально, и с точки зрения физиологии полученные таким образом растения — это вовсе не то же самое, что саженцы, которые были получены с помощью агробактерий и для которых в препринте был показан прирост биомассы 50% по сравнению с исходными тополями.
«Климатические индульгенции»
Исполнительным директором и сооснователем Living Carbon является Мэдди Холл. До этого она работала в Кремниевой долине, в частности в таких проектах, как OpenAI.
На создание и культивацию своих тополей компания за три года существования собрала более $36 млн венчурного капитала и инвестиций. Но как она рассчитывает получать прибыль, если тополя нельзя есть и даже их древесина не особо ценна?
Компания надумала торговать «углеродными кредитами» — квотами на выбросы парниковых газов, которые измеряются в тоннах углекислого газа. Living Carbon будет предлагать компаниям купить разрешение на выброс определенного количества CO₂, а они взамен — высаживать такое количество быстрорастущих тополей, которое за несколько лет «высосет» выбросы из атмосферы.
И все бы ничего, идея довольная неплохая, но только при том условии, что тополя действительно «работают», что пока не доказано.
Но в устройстве бизнеса Living Carbon есть и другие проблемы. Если не брать во внимание экологических активистов, которые называют подобную схему «торговлей индульгенциями», создающими лишь видимость борьбы с изменениями климата, то первое, что вызывает опасения, это возможность «утечки» новых генов в окружающую среду — через скрещивание ГМ-растений с их дикими вариантами.
Кроме того, любое улучшение, позволяющее быстрее расти и избегать вредителей, несомненно становится эволюционным преимуществом для вида, позволяя ему распространяться быстрее диких сородичей и со временем вытесняя их.
Экологические активисты из таких организаций, как The Global Justice Ecology Project, выступают против высаживания ГМ-деревьев: они считают, что «улучшенные» сорта могут быстро вытеснить все остальные деревья, а значит, поставят под угрозу биоразнообразие на всей планете. И хотя их точка зрения тоже не доказана, подумать есть о чем.
Тем не менее само по себе использование направленных генетических модификаций для улучшения свойств растений вместо традиционной селекции уже давно не является чем-то новым. По крайней мере для США: около 90% кукурузы, сои и хлопка, которые сегодня выращиваются фермерами страны, — это сорта с генетическими модификациями, обеспечивающими устойчивость к пестицидам и вредителям. Помимо этих основных сельскохозяйственных культур и еще нескольких видов растений, используемых в основном на корм скоту, на территории страны можно встретить и ГМ-деревья — это устойчивые к вирусу папайи и яблони, на которых растут не «ржавеющие» на воздухе яблоки.
И даже генно-модифицированные тополя уже более 20 лет выращивают в Китае. В 2002 году Министерство сельского хозяйства Китая одобрило для коммерческого использования два сорта этих деревьев. В их геном встроены гены бактериальных токсинов насекомых, которые должны были сделать растения устойчивыми к вредителям. Широкомасштабная высадка тополей в этой стране проводится для борьбы с опустыниванием территории. Кроме того, древесина тополей используется в технических целях, например для изготовления бумаги и фанеры.
Вам может быть интересно: главные новости Нью-Йорка, истории наших иммигрантов и полезные советы о жизни в Большом Яблоке — читайте все это на ForumDaily New York
В 2018 году китайские ученые подвели некоторые итоги многолетнего выращивания ГМ-тополей и исследований в этой области. Из отчета стало ясно, что эти деревья критически не влияют на структуру почвенных микробных сообществ. Что касается насекомых, которых деревья должны отпугивать, то кажется, что в месте произрастания тополей вредителей меньше не стало — это может объясняться либо тем, что они кормятся на соседних деревьях, либо выработкой устойчивости к токсину, либо же ГМ-деревья в дикой природе оказались не так действенны, как в лаборатории. Так или иначе, в Китае с тех пор было выведено еще как минимум 22 сорта тополей, но власти пока не торопятся с разрешением высаживать их.
У ученых еще есть шанс посрамить скептиков
Основатели Living Carbon признают некоторые экологические риски, поэтому на пилотной плантации в Джорджии ГМ-тополя растут вперемешку с обычными — заодно это позволяет поставить научный эксперимент, с помощью которого действительно можно будет оценить, обладают ли ГМ-деревья заявленными свойствами. Все ГМ-деревья являются женскими особями, то есть не производят пыльцы. Помимо тополей на участке высадят и другие виды, чтобы оценить влияние ГМ-деревьев на биоразнообразие.
Хозяин фермы, на территории которой появился этот необычный лес, не имеет ничего против ГМ-деревьев: до этого его земля никак не использовалась, а теперь он в лучшем случае получит плату за аренду, а в худшем — некоторое количество технической древесины.
Несмотря на некую непрозрачность проекта, у Living Carbon есть научный партнер — Университет Орегона. Но пока даже его сотрудники немного скептически настроены по поводу этой идеи. В основном ученых смущает отсутствие данных полевых испытаний, ведь результаты, полученные в лабораторной теплице, и результаты, полученные в поле, могут сильно отличаться. Автор разработки, которую компания использовала для улучшения деревьев, тоже не уверен в успехе на все 100%.
Судя по всему, пока основная «угроза», которую представляет собой новый сорт тополей, — это невыполненные обещания. Но у Living Carbon есть время, ведь пока тополя растут, у инженеров есть годы на доработку несовершенных технологий.
Читайте также на ForumDaily:
Виза для талантливых: USCIS объяснила, как доказать вашу исключительность и право на иммиграцию
Топ-10 недорогих автомобилей, которые славятся своей надежностью
Робот-гуманиод от Tesla показал, что умеет: многие удивились огромному прогрессу
Подписывайтесь на ForumDaily в Google NewsХотите больше важных и интересных новостей о жизни в США и иммиграции в Америку? — Поддержите нас донатом! А еще подписывайтесь на нашу страницу в Facebook. Выбирайте опцию «Приоритет в показе» — и читайте нас первыми. Кроме того, не забудьте оформить подписку на наш канал в Telegram и в Instagram— там много интересного. И присоединяйтесь к тысячам читателей ForumDaily New York — там вас ждет масса интересной и позитивной информации о жизни в мегаполисе.
Выбор редакции
