Зри в корень
Сейчас на Земле живут 7,3 млрд человек. К середине века будет 9 млрд, а значит, объемы продовольствия надо бы нарастить на 70%, подсчитывают специалисты. Но за последние полвека наращивали в среднем на 1,3%, и каждую минуту (!) продолжаем терять 3 га почвы из-за засоленности, не говоря о миллиардных потерях из-за наводнений и засухи. «Мы проигрываем гонку априори, еще не начав ее», - констатируют ученые. Потому что все урожайные возможности, которые селекционеры могли «отжать» у растения, почти исчерпаны. На IV международном симпозиуме «Сигнальные системы и поведение растений» предлагали идти «другим путем». В конце концов, у сои внутренний «компьютер» мощнее пентагоновского, а венериной мухоловке есть чему поучить НАСА.
Какой бы богатый урожай ни был, треть его не доберется до столов. При этом каждый седьмой на Земле не бывает сыт никогда.
ФОТО imago/Xinhua
Включить сигнализацию
Четвертый симпозиум на самом деле девятый: раньше проводился под другим названием. Но в какой-то мере первый: как говорит Ольга Войцеховская, зав. лабораторией экологической физиологии растений Ботанического института им. В. Л. Комарова (устроитель конференции), впервые объединились ученые, которые обычно заседают на своих узких конференциях по фотосинтезу, программированию клеточной смерти растений, борьбе растений со стрессами и проч.
А так - сошлись 300 экспертов из 32 стран, причем не знаешь, чье участие больше впечатляет - Украины или Австралии, Мексики, Индии, Тайваня (США и Западная Европа, конечно, тоже были представлены). Ряд австралийских, мексиканских, американских специалистов - «наши люди», причем и там не последние: к примеру, Сергей Шабала - президент Австралийского общества биологов растений.
По его словам, у человечества два пути. 1) оставить все как есть - тогда грядут протесты фермеров, голодные бунты, митинги против роста цен, массовая младенческая смертность. 2) «Или мы должны взяться за дело серьезно». То есть вложить средства в... ученый морщится от слов «продовольственная программа», предпочитает говорить «исследования».
- В 1960-е мы сделали большой рывок, - вспоминает Сергей Шабала «зеленую революцию», когда удобрения, пестициды и ирригация широко вошли в сельское хозяйство. - По существу, все возможности верха растений - стеблей, листьев - использованы. Но у нас есть нерассмотренный ресурс. Подземная часть растений.
Вадим Демидчик, вице-президент Белорусского общества физиологии растений, добавляет: надо понять, как растение «принимает решение», каким образом расти. Знаешь, как растение принимает и трактует сигнал извне, - потенциально можешь создавать в растении нужные свойства.
Возьмем цветковое растение арабидопсис: ему не по себе и от тридцатой части чайной ложки соли, разведенной в литре воды. А есть растения, которые преспокойно живут и при солевой концентрации, вдвое большей, чем в морской воде, отмечает Татьяна Бибикова, старший научный сотрудник биофака МГУ.
По словам Сергея Шабалы, 70% пресной воды идет не на питье, а на сельское хозяйство, и вода эта кончается. Та, что в морях и океанах, - подойдет. Не для пищевых культур, но для тех, из которых делают биодизель, - вполне.
Ученые констатируют: страны Восточной Европы вкладывают в исследования физиологии растений куда меньше средств, чем Запад.
- 90% всех семян в мире производится американскими компаниями. Если бы Соединенные Штаты ввели санкции (запретив их продажу. - Ред.), неизвестно, что было бы. Почему в России этим не занимаются, это ведь вопрос национальной безопасности! - говорит Александр Волков, вообще-то «американец», профессор департамента химии и биохимии Университета Оуквуда.
Другой пример. Ближневосточный Катар. Как говорит Сергей Шабала, 96% продуктов Катар ввозит. «Если вдруг Запад объявит эмбарго...»
Вряд ли ученые имеют в виду, что на Западе - «звери», обрекут остальных на голодную гибель, но если ты «на раздаче», какая-никакая возможность диктовать свои условия, безусловно, есть.
Однако, как говорит Игорь Поттосин, профессор биомедицинского центра Университета Колимы (Мексика), «прошло время, когда страны по отдельности решали свои продовольственные проблемы. Глобальные вызовы требуют глобального взаимодействия».
Не знаешь как? Спроси у венериной мухоловки
- Мы пользуемся слабыми тупыми компьютерами с двоичным кодом. Маленькое растение соя в листике имеет более мощный «компьютер», чем есть у Пентагона, потому что вся информация записывается 4-буквенным кодом. Последовательность ДНК и РНК, - говорит профессор Александр Волков. - Но надо знать, как растение использует этот «компьютер».
Волков уверен: в биологии вклад в фундаментальную науку окупается тысячекратно. Когда-то ВВС США и НАСА возмечтали, чтобы новые поколения космических кораблей и самолетов умели менять геометрию крыльев во время полета. Природа может уже давно проворачивать такие фокусы и подсказывает ученым: хищное растение венерина мухоловка, создавая небольшое электрическое напряжение, меняет при охоте геометрию листа с выпуклой на вогнутую.
На сайте исследовательского университета Ланкастера (Великобритания) появилось сообщение: «Мы вместе с русскими нашли magic bacteria». Русские - из Всероссийского НИИ сельскохозяйственной микробиологии. «Волшебные бактерии» - те, что помогают растениям пережить стрессы: засуху, затопления, температурные неудобства.
Директор НИИ микробиологии Игорь Тихонович признает, что «наша цивилизация зависит от растений», но, дескать, давайте признаем, что сами растения зависят от микроорганизмов:
- В каждом миллиграмме почвы миллиарды бактерий, а генетической информации в этом грамме - столько же, сколько в миллионе человеческих геномов!
И растение жестко определяет, как с этим множеством взаимодействовать: получает сигнал от микроорганизма, обрабатывает, решает, дружественный микроорганизм или нет, и соображает, как иметь с ним дело. К примеру, распознав фитопатоген, включает защиту.
- Чувствительность растений к этим сигналам фантастическая, - восхищается академик Тихонович. - Первая реакция возникает при концентрации вещества 10 в минус 12 моля, на уровне отдельной молекулы!
50% всей энергии в сельском хозяйстве тратится на производство и применение азотных удобрений. («Страшно дорогая штука», - комментирует ученый.) А бобовые вместе с клубеньковыми бактериями могут снабжать азотом не только себя, но и почву для последующих культур. Микробы могут вогнать растение в стресс - но и защитить от него:
- Растения дополняют свой геном геномом микроорганизмов и так получают возможности для адаптации. Мы должны научиться создавать на корнях микробиом, который нужен растению, - говорит Тихонович (микробиом - сообщество бактерий. - Ред.).
Революция в биологии
- Мы в удивительное время живем! - заявляет Сергей Шабала. - Сейчас в биологии ситуация примерно как в физике элементарных частиц в 1930-е годы. Мы постоянно открываем стороны, о которых раньше не подозревали. Идет революция в биологии!
К сожалению, продолжает австралийский профессор, «технологические возможности не поддержаны должным финансированием». Более того, как говорят ученые, «решение проблемы давно существует, но оно сдерживается обществом». Да, это о трансгенах, о ГМО. Шабала сетует: из-за неприятия трансгенных растений мы используем «почти дедовские методы»: селекционно скрещиваем в надежде, что «нужные» гены передадутся в следующем поколении растения. Проблема в том, что с одним «хорошим» геном передается с десяток «плохих».
- Мы ходим по кругу, - говорит Шабала. - Единственный способ выйти из этого круга - пробовать что-то менее ортодоксальное. И это невозможно без системной биологии, без физиологии растений, без физики растений, но между всем этим и селекционерами, которые привыкли делать все, как делали и 50 лет назад, - пропасть.
Вадим Демидчик уверен, что боязнь трансгенных организмов - психологическая: «Нет ни одного научно доказанного случая вреда от ГМО!». Он считает, что генетическая модификация будет принята, но, если принять ее не раньше, а позже, «на нашей совести будет огромное количество человеческих жизней»: «Человек думает, что когда написано «без ГМО», продукт лучше. Он хуже! Потому что продукт «без ГМО» выращен с пестицидами, с химией».
Сергей Шабала приводит в пример австралийский штат и остров Тасманию: там национальный парк, древние девственные леса, а полный запрет на трансгенные растения - маркетинговый ход, привлекающий туристов.
- Все растения и так уже генетически модифицированы нами за 10 тысяч лет, - продолжает Вадим Демидчик. - Пшеница не встречается в лесу, яблоня в лесу не выживает. Они мутанты. И говорить, что при изменении одного гена что-то такое произойдет - абсурд с точки зрения биологии.
Однако в этом вопросе у ученых единодушие не полное. Русский «мексиканец» Игорь Поттосин обращает внимание:
- Трансгены - это будущее, но давайте «мухи отдельно - суп отдельно». Селекция, которой мы занимались тысячи лет, - все-таки стабильная система.
У Поттосина душа болит за родную теперь Мексику: родина кукурузы, там ее тысячи сортов, выведенных в течение 5 тысяч лет. В США кукурузу используют и в промышленности - например, для создания пластика, в нее внедрены соответствующие гены. В Штатах нет закона «против ГМО», но американцы понимают свою в связи с этим уязвимость:
- Представьте себе, что такая кукуруза скрестится с пищевыми сортами, - говорит Поттосин. - Хорошего от этого ничего не получится. Поэтому Штаты очень заинтересованы в том, чтобы перенести посадки к южному соседу, и в Мексике работает мощное лобби по внедрению ГМО-кукурузы, притом что потенциал известных сортов, в том числе по чувствительности к стрессам, использован на 20%.
Впрочем, у всех нас есть еще один продовольственный резерв. Из всего, что собрано, мы теряем - внимание! - треть. Причем рекордсмены по потерям - развитые страны. То есть надо продумывать и технологии переработки собранного.
...Татьяна Бибикова 20 лет работала в разных университетах США и отмечает, как там налажено взаимодействие научных учреждений и даже не студентов (это само собой), а школьников. В МГУ, говорит Бибикова, студенты замечательные, но в университет они поступают, считая, что физиология растений - это вроде ботаники.
- А разница между ботаникой и физиологией растений - ну как между медициной и, не знаю, исследованием культуры разных народов. Разные науки!
Так что школьники - тоже не использованный еще резерв.
Эту и другие статьи вы можете обсудить и прокомментировать в нашей группе ВКонтакте
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 169 (5786) от 13.09.2016.
Комментарии