В регионах России стартовал проект по определению генотипа основных лесообразующих пород

Слова «ген» и «дерево» стали употребляться вместе не так уж давно. Для более-менее широкого круга населения планеты это произошло, кажется, в 2017 – 2018 годах. Тогда некоторые мировые СМИ разнесли прямо‑таки шокирующую весть о том, что какие‑то британские ученые соединили ДНК человека и дерева. Не сразу выяснилось, что речь идет о человеколюбивом и мировоззренческом проекте парочки дизайнеров — выпускников Королевского колледжа искусств в Лондоне: австралийца Георга Треммеля и японки Шихо Фукухары. Они придумали внедрять в ДНК дерева ген умершего человека, с тем чтобы родные и близкие покойного имели живой мемориал, имеющий частицу усопшего. СМИ сообщали также, что авторы идеи получили национальную премию Британии за достижения в науке, технике и искусстве. Правда, без каких‑либо подробностей.

В регионах России стартовал проект по определению генотипа основных лесообразующих пород | По данным дистанционного мониторинга ФГБУ «Рослесинфорг», площадь лесов России составляет 7,67 миллиона  квадратных километров. При этом общая площадь страны — 17,12 миллиона кв. км./ФОТО ФОТО Сергея ГРИЦКОВА

По данным дистанционного мониторинга ФГБУ «Рослесинфорг», площадь лесов России составляет 7,67 миллиона квадратных километров. При этом общая площадь страны — 17,12 миллиона кв. км./ФОТО ФОТО Сергея ГРИЦКОВА

И в родном отечестве не обошлось без аналогичных идей. Так, петербургский биолог Евгений Попов (реально — биолог, выпускник биофака СПбГУ) начал реализацию проекта по выращиванию мемориальных яблонь с вживленными генами умерших. Попову даже приходилось отвечать на вопрос: не превратится ли дерево в монстра, если в него внедрили ген, к примеру, алкоголика или агрессивного человека. Попов утверждал, что опасности нет.

Похоже, до наших дней проект не дотянул. Во всяком случае о нем давненько ничего не слышно. Возможно, как раз из‑за подобных историй разговоры о генетике деревьев нередко вызывают нечто среднее между ухмылкой и серьезным скепсисом. Тем не менее о ней все чаще упоминают, ведя речь об озеленении городов или лесоустройстве.

Вот в Белоруссии перед Институтом леса Национальной академии наук поставлена задача «создать» деревья, которые давали бы древесину определенных кондиций. То есть именно генетика должна…наладить товарное производство деревянного бруса и досок. Задача поражает своей четкостью и практическим значением. Ученые пока еще не решили ее. Но, говорят, путь ясен.

В Петербурге древесным ДНК занимаются разные научные учреждения. Так, учеными Петербургского НИИ лесного хозяйства был определен геном разных сортов тополей, посаженных в Ленинграде 60 лет назад. Оказывается, никто не помнил, где какие гибриды растут: где «Невский», где «Ленинградский». Они похожи — не различить, а надо было это сделать обязательно. Во-первых, чтобы понять, как с ними обращаться, как лечить. Во-вторых, из любознательности, а также — на перспективу. Возможно, генетические знания помогут в деле выведения новых сортов тополей, более долговечных, не сорящих пухом.

Сейчас в России принята программа создания генетических паспортов лесов. Эту задачу предстоит выполнить ученым федерального управления «Рослесозащита», на Северо-Западе РФ — филиала управления по Ленинградской области. Как идет эта работа, в чем ее значение и особенности? Рассказывает руководитель отдела мониторинга Евгения МЕЛЬЧАКОВА.

Евгения, для начала: можно ли соединить генетически разнородные организмы и получить при этом что‑то новое? Как в истории с яблоней и геном умершего человека…

— Забавно… Но если серьезно, то можно подумать. Скажем, сейчас идет изучение способности вирусов встраиваться в чужую ДНК. Как‑то они это делают? Когда это станет ясно, данный опыт, наверное, можно будет применить и в другой сфере. Когда‑нибудь.

А практическая работа с геномом растений идет давно. Знаете ли вы, что среди растений есть клоны, имеющие одинаковые ДНК? Скажем, у кустиков клубники, размножившихся «усами», они абсолютно идентичны. У побегов тополей, растущих из одного тополиного пня, — тоже. В разных регионах даже созданы питомники клонов. Они имеют практическое значение: ради получения качественного семенного материала выбирают одно (самое-самое) дерево и клонируют его, выращивая саженцы до нужного возраста.

Есть растения-химеры, то есть состоящие из генетически разнородных клеток. Они получаются методом прививки: скажем, росток культурной яблони прививают на ствол дичка. В результате растение приобретает две различные ДНК. Они, конечно, не смешиваются и не скрещиваются, а существуют каждая сама по себе.

Развивается и геномное редактирование. Как раз то, о чем вы спросили. Им занимается, в частности, Институт леса и природопользования Лесотехнического университета. Так что генетика в лесном хозяйстве «работает» давно, и делать это ей предстоит еще долго-долго. А чтобы упорядочить эту деятельность, поднять ее на новый уровень, нам нужно провести генетическую паспортизацию лесов.

Что она дает и зачем нужна?

— Это основа для определения происхождения леса. К примеру, уже сейчас генетики за пару часов могут отличить сосну из Башкирии от сосны с Урала. Возможно, генетическая информация пригодится ученым, которые будут разрабатывать новейшие методики борьбы с болезнями леса или вредителями. Также интересна селекция леса, основанная на знаниях о геноме.

Европейские ученые тоже занимаются генетикой: они нацелены на особо ценные древесные породы. И уже несколько лет разрабатывают их генетические паспорта… Разумеется, не для каждого растения. У них есть понятие «генетический сертификат», имеющий абсолютно практическое значение. Этот документ подтверждает, что та или иная партия леса выросла именно там, откуда ее привезли, и имеет именно такие свойства, какие необходимы. В общем, происходит подтверждение легальности партии древесины.

Наша же программа гораздо более обширна. Она включает определение генотипа не только особо ценных пород — как, например, береза карельская, — но и всех основных лесообразующих пород Российской Федерации. Это и дуб, и ель, и сосна, и лиственница… Причем перечень будет только расширяться. Стоит также подчеркнуть, что масштабы лесов в России и Европе не сопоставимы. Отсюда и объем работы.

Я читала, что древесину без генетического паспорта или сертификата в мире предпочитают не покупать.

— Пока в РФ нет обязательности при оформлении таких документов. И при экспорте российского леса их не требуют. А в Европе — да — сертификаты уже в ходу.

Надо сказать, что в законодательстве России еще даже нет такого понятия «генетический паспорт». Ни для человека, ни для животного, ни для леса. А потому и документации такой не существует. Все еще впереди.

То есть еще неизвестно, как именно будет выглядеть этот документ?

— Формы нет. Но мы понимаем, какой она должна быть. Пока идет накопление и систематизация информации, совершенствуются методики исследований.

Представьте, есть выборка деревьев определенной породы из одной случайно взятой локации: буквально — пальцем в карту леса. Мы набираем в этом месте образцы. Это могут быть частички коры, ветки, листья и хвоя… В общем, генетический материал. 30 – 50 образцов. Мы считаем, что этого достаточно, чтобы оценить генетическое разнообразие в данной точке.

Далее из образцов выделяем ДНК и проводим анализ на наличие известных нам маркеров. Сравниваем маркеры разных образцов: насколько они отличаются, насколько схожи. Затем эти данные сравниваем с теми, что были получены при анализе образцов из других точек леса. Бывает — все абсолютно одинаково, бывает — появляются какие‑то новые уникальные детали. И тогда мы можем сделать вывод, что эта ДНК не вполне характерна для данного леса, что она «пришла» откуда‑то из других мест или по каким‑то причинам модифицировалась прямо здесь.

Как я уже сказала, мы опираемся на уже известные маркеры, на митохондриальную (то есть «материнскую», неизменную, основную) ДНК, которая определяет популяцию. К примеру, расу человека определяет именно митохондриальная ДНК. У растений примерно так же: изучение митохондриальной ДНК елей позволило строго разделить популяцию на европейскую и сибирскую. А между ними — территория зоны гибридизации.

Точно так же можно взять образец древесины и образец живого дерева, сравнить и абсолютно точно сказать: росли срубленное и живое деревья в одном лесу или нет. То есть при наличии данных в информационной базе можно выяснить даже, откуда родом доска.

Более детальное определение схожих и различных характеристик требует большого количества маркеров. Их банк все время пополняется. Но, для того чтобы сделать вывод, нужен огромный массив информации. Сравниваешь-сравниваешь-сравниваешь… и вдруг видишь схожесть в образцах, взятых с одной территории. Начинаешь обращать внимание именно на эту область ДНК. Если закономерность очевидна, то вот он — очередной маркер.

Поначалу нам казалось, что достаточно шести маркеров для того, чтобы сделать вывод о происхождении дерева. Теперь используем девять — тринадцать в зависимости от породы. И уже понимаем, что и этого недостаточно. Для точности нужно довести их количество хотя бы до двадцати четырех.

При этом мы еще выяснили, что необходимое число маркеров индивидуально для каждого региона. Если на Северо-Западе, скажем, более-менее полную информацию о геноме позволяют получить девять маркеров, то на Дальнем Востоке решили, что будет достаточно трех. Поэтому мы нередко не имеем возможности сравнить геном дальневосточного дерева с нашим. Поиск унифицированной методики — большая задача.

Есть какие‑то еще примеры достижений генетики кроме определения еловых популяций?

— Деревья с точки зрения генетики очень сложные объекты. На планете именно у растений один из самых больших геномов. К примеру, геном ели и сосны по размеру превосходит человеческий в 6 – 9 раз. Его разные части могут содержать реальную информацию, на основе которой строятся белки, а есть «пустые» части, которые ничего не кодируют. У человека в ДНК такие — «лишние» — части в процессе эволюции редуцировались (то есть сократились), а геном дерева продолжает нести в себе «пустые» отрезки. Так что — сложно.

Пожалуй, единственная лаборатория, имеющая оборудование, на котором можно проследить последовательность органических соединений во всей цепочке ДНК, а не только маркеров, есть только в Сибирском федеральном университете в Красноярске. Метод называется секвенированием. Ученые университета провели секвенирование лиственницы. Одного дерева. Сделали все очень быстро. Всего за полгода. Эта работа, в частности, помогла прочим лабораториям (в том числе и нашей) получить абсолютно точные маркеры для изучения лиственницы.

Вообще должна сказать, что в мире собрана огромная база данных по геномам, полученная именно таким путем — секвенированием. И эта информация — отправная точка для работы генетиков.

А база данных, которую вы формируете по Северо-Западу, уже насколько полная?

— У нас очень много лесов. Мы построили на карте сетку: каждый квадрат — 100 на 100 километров. По этим секторам и собираем образцы. И уже видим, что на многих территориях квадраты нужно уменьшать, а информацию — детализировать.

Наша лаборатория работала с елью и сосной, затрагивали березу. Но у нас множество и других пород, которые мы еще не изучали.

Евгения, на вырубленных участках высаживают новые леса. Может ли быть, что совсем другого генотипа?

— Такого быть не должно. Восстанавливать лес, по давно заведенным правилам, необходимо с помощью семян этого же лесосеменного района (они в РФ определены). И никак иначе. Причем мы проводим генетическую экспертизу семян. Правда, у нас нет возможности проверять каждую партию, но стараемся.

Каждая партия семян имеет сертификат, в котором сказано, где именно были собраны шишки.

Случалось находить «чужие» геномы?

— У нас нет. Но в других регионах были случаи. Выяснилось, что тамошние сотрудники лесной отрасли скептически отнеслись к практике семенного районирования. Большинство посеянных «иногородних» сеянцев к двум годам погибли. Пришлось сажать лес заново.


#проект #природа #деревья

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 8 (7337) от 18.01.2023 под заголовком «Древесина с генетическим паспортом».


Комментарии



Загрузка...

Самое читаемое

#
#
Новые предметы и знания. Что изменится в российских школах с 1 сентября 2019 года
26 августа 2019

Новые предметы и знания. Что изменится в российских школах с 1 сентября 2019 года

Рассказываем, что ждет учащихся уже через несколько дней.

Вода из колодца - по лицензии. На кого распространяется новый закон?
26 августа 2019

Вода из колодца - по лицензии. На кого распространяется новый закон?

С 1 января пользование скважинами и колодцами будет разрешено только по документу.

Белые – в Лосево, маслята – в Синявино. 8 самых грибных мест Ленобласти
20 августа 2019

Белые – в Лосево, маслята – в Синявино. 8 самых грибных мест Ленобласти

Помогаем не очень опытным грибникам и любителям пробовать новое разобраться, в какие леса лучше всего выходить с ножом и лукошком.

В таких туфлях лететь нельзя! Курьезные случаи с пассажирами самолетов
08 августа 2019

В таких туфлях лететь нельзя! Курьезные случаи с пассажирами самолетов

Как обувь приняли за взрывчатку, а на борт пронесли летучую мышь.

Финляндия объяснила ужесточение визовых правил для петербуржцев
05 августа 2019

Финляндия объяснила ужесточение визовых правил для петербуржцев

С первого сентября туристам надо показывать план поездки и подтверждения наличия финансовых средств.

Спасибо, нам не надо. Китай не хочет присоединяться к новому договору о ликвидации ракет
05 августа 2019

Спасибо, нам не надо. Китай не хочет присоединяться к новому договору о ликвидации ракет

Пекин еще раз официально заявил, что выступает против превращения ДРСМД в многостороннее соглашение.

Демографический сюрприз. Как меняется численность населения Петербурга и Ленобласти
02 августа 2019

Демографический сюрприз. Как меняется численность населения Петербурга и Ленобласти

В черте Северной столицы и области вызревают города-стотысячники.

Перевозчики экономят. Еще одна авиакомпания отказалась от бесплатного питания для пассажиров
08 июля 2019

Перевозчики экономят. Еще одна авиакомпания отказалась от бесплатного питания для пассажиров

На борту самолетов будут предлагаться только прохладительные напитки.

В «Сестрорецком болоте» проложат 3 км экотроп
02 июля 2019

В «Сестрорецком болоте» проложат 3 км экотроп

Здесь сохранились такие растения и мхи, которых не встретишь больше нигде в окрестностях Петербурга.

Женский вопрос. Эксперт – об использовании феминитивов в юридическом языке
25 июня 2019

Женский вопрос. Эксперт – об использовании феминитивов в юридическом языке

Суды активно используют слова «истица» и «заявительница», а слово «юристка» встречается лишь однажды.

Как грамотно уйти с работы? Советы юриста
13 июня 2019

Как грамотно уйти с работы? Советы юриста

При увольнении «по собственному» человек помимо положенной зарплаты получает лишь компенсацию за неиспользованный отпуск.

Открывайте двери! В квартирах россиян будут искать незаконную перепланировку
03 июня 2019

Открывайте двери! В квартирах россиян будут искать незаконную перепланировку

Верховный суд РФ решил: управляющая компания имеет право доступа на жилплощадь с целью проверки.