От пробирки до кастрюли: Как ученые разрабатывают продукты, которые мы едим каждый день

Недостатком хранилища на Шпицбергене пока можно назвать лишь то, что из-за условий выбор растений, которые можно туда поместить, ограничен. В этом банке содержатся только семена, поддающиеся обычной заморозке без ущерба для всхожести. Кофе, какао или манго там погибнут. Не найдешь в норвежском оплоте и культур, которые не дают семян: батата, картофеля или бананов. Для сохранения корнеплодов или даже черенков плодовых деревьев нужны криокамеры, такие как в Вавиловском институте в Петербурге.

Сейчас банк заполнен меньше чем на треть. В нем в специальных контейнерах, высушенные и упакованные в пластиковые пакеты, хранятся образцы 1,3 млн сортов, причем каждый из них содержит примерно 500 семечек[75]. Национальные и региональные фонды по всему миру отправляют за полярный круг свои семена, чтобы уберечь их от беды; если собственные семена потеряются, можно будет извлечь резерв из хранилища и восполнить запасы. Например, недавно изымал свой вклад Международный центр сельскохозяйственных исследований в засушливых регионах. Ранее его семенная библиотека располагалась в Алеппо, но из-за военных действий в Сирии часть семян была утеряна. Теперь банк хранит свои семена в Марокко и Ливане[76]. Ранее, в 2003 г., в Алеппо эвакуировали семена из Багдада, когда тот был захвачен американскими военными. Теперь их спасла неприступная северная библиотека.

Отправка семян во всемирное хранилище для официальных генбанков бесплатна, изымать свои сокровища могут только сами вкладчики. Отправляла свои семена в Норвегию и Россия, но в связи с политической ситуацией в 2022 г. доступ к нему для российских ученых был закрыт. Большой беды в этом семеноводы не видят. Значимость европейского неприступного форта для нашей страны не так велика. В Якутии еще с 1970-х гг. работает большой семенной криобанк, а теперь, судя по всему, там же, в условиях вечной мерзлоты, будет построен еще один резервный фонд[77].

Мысль о том, что растения надо сохранить любой ценой при любом раскладе, так глубоко укоренилась в обществе, что появились проекты по постройке семенных хранилищ биологических материалов на околоземной орбите или на Луне. Как это должно быть реализовано, пока не до конца ясно. Предполагается, что на Луне в качестве природных убежищ можно использовать глубокие лавовые трубки под поверхностью спутника, где проще настроить температурный режим (рис. 13). Семена должны будут лежать в камерах криоконсервации, а питаться техника будет от солнечных батарей. Если такой банк действительно заработает, главным его недостатком, вероятно, станет высокая цена перевозки образцов туда, а потом обратно на Землю.

Рис. 13. Схема гипотетического банка семян на Луне

Пока же нам остается беречь растения в условиях нашей планеты. Это не так трудно, как кажется. Необязательно сдавать семена подсолнечника, огурцов или тыквы, которые у вас сохранились от бабушки, в хранилище. Достаточно высаживать их каждый год на своем заднем дворе и раздавать соседям. Живое садоводство – лучший способ передать детям и внукам районные сорта, приспособленные к условиям вашего региона.

Глава 2

Бифштекс из единорога

Голодная Пантера еле-еле дождалась обеда.

– Что это такое? – она с интересом разглядывала еду на тарелочке.

– Это вкусные соевые антилопы! – пояснил добрый румяный Лев.

– Хм, как странно… Почему они не убегают от меня, ведь я собираюсь их съесть?

– Да что ты, – сказал Лев, – как же они убегут? Они сделаны из бобов!

Мартин Карау. Пантера в чудесном саду

Биотехнологии, столь активно внедряемые в процесс выращивания растений, не могли не затронуть и животноводство, которое обеспечивает людям основной источник белка – важного нутриента, необходимого нам для жизни. К модернизации процессов получения мяса подталкивают сразу несколько факторов. Это и необходимость оптимизировать производство так, чтобы оно меньше влияло на климат и не загрязняло природу, и стремление перейти от убийства животных к бережному, гуманному отношению к ним, и поиск здоровых мясных альтернатив в условиях нехватки пищевого белка. Проблема скрытого голода – это не шутка. Несмотря на то что объемы выпускаемой на рынок мясной продукции все время увеличиваются, во многих регионах ежедневный рацион обеднен белками, что сказывается на здоровье и детей, и взрослых. Пока это касается в основном стран с высокой плотностью населения, но и в Европе многим людям недостает белковой пищи из-за высоких цен на мясо и сложившихся привычек в питании. Так что придерживаетесь ли вы вегетарианства, веганства или предпочитаете традиционное мясо – в ближайшие годы ваши котлеты и стейки, скорее всего, изменятся.

Пока же человечество в целом потребляет очень много мяса. В 2022 г. Китай произвел более 90 млн т мясной продукции, США – свыше 50 млн, а Россия – чуть больше 12 млн[78]. И все равно мяса не хватает. Людям нужно еще больше свинины, говядины и курятины. Поэтому животноводческие предприятия стараются изо всех сил повышать эффективность, и почти ни один их шаг не обходится без биотеха. В крупных агрохолдингах животные содержатся в контролируемых условиях, где системы автоматизированного мониторинга следят за их состоянием, например выявляют больных особей в стаде. Ученые постоянно придумывают новые и улучшают старые способы диагностики зоонозных инфекций, чтобы исключить падеж скота, а для профилактики распространенных заболеваний создают вакцины. Вся жизнь коровы или свиньи там расписана. Человек управляет ею начиная с рождения и заканчивая отправкой животного на убой, который с каждым годом становится все более роботизированным.

Искусственное оплодотворение, пожалуй, выступает квинтэссенцией этих подчиненных взаимоотношений. Всем известно, что для осеменения самок на фермах используют не случайных, а специально отобранных самцов. Более того, многие страны, включая Россию, не разводят таких осеменителей, а лишь импортируют их продукт – сперму. То есть единичные быки из США или Европы осеменяют тысячи коров по всему миру. С одной стороны, этот подход дает отличный результат: распространение биоматериала американской голштинской породы внесло огромный вклад в глобальное улучшение молочного скота. С другой – минусы повсеместной голштинизации тоже не новость. Бездумное использование одного и того же биоматериала лишает нас разнообразия пород, снижает их устойчивость к заболеваниям и приспособленность к региональным климатическим условиям, а еще приводит к чрезмерной степени родства между животными[79]. Вывод напрашивается сам собой: интенсификация не является ответом на все вопросы. Иногда, чтобы обеспечить себе стабильное будущее, нужно отказаться от сиюминутной выгоды и сделать шаг назад. Например, в сторону чистопородной селекции.

Обращение людей с рыбой тоже изменилось. Раньше ее просто вылавливали, теперь разводят так же, как кур[80]. Когда моря перестали удовлетворять нашим запросам, на смену рыболовству пришли рыбные, креветочные и устричные фермы. Морских животных стали выращивать в замкнутых водных системах или на огороженных территориях, обеспечивая им условия для быстрого роста и размножения. Сегодня около половины всей морской продукции, которую мы едим, выращено, а не выловлено[81]. Россия тут не в лидерах, богатство отечественных природных ресурсов не способствует росту этого направления. Но и в нашей стране ежегодно выращивают около 400 000 т рыбы и морепродуктов: карпа, толстолобика, радужной форели, осетра, тилапии, мидий и гребешка[82].

Бизнес аквакультуры очень выгоден, а потому быстро развивается. Имеет он и недостатки. Например, загрязнение прибрежных вод. Из-за скученности рыба на фермах чаще болеет, и ее приходится лечить, внося в воду антибиотики, а также пестициды – для уничтожения паразитов, например лососевой вши. Борьба с этой самой лососевой вошью вообще одна из главных проблем всей отрасли. Крошечные ракообразные Lepeophtheirus salmonis

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Notes

1

Tripathi S., Suzuki J., Gonsalves D. Development of genetically engineered resistant papaya for papaya ringspot virus in a timely manner: a comprehensive and successful approach. Methods Mol Biol. 2007; 354: 197–240. DOI: 10.1385/1–59259–966–4:197.

2

Ramos-Madrigal J., Smith B. D., Moreno-Mayar J. V., Gopalakrishnan S., Ross-Ibarra J., Gilbert M. T. P., Wales N. Genome Sequence of a 5,310–Year-Old Maize Cob Provides Insights into the Early Stages of Maize Domestication. Curr Biol. 2016; 26(23): 3195–3201. DOI: 10.1016/j.cub.2016.09.036.

3

Волчок А., Ню В. От ГМО к растениям будущего // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/ot-gmo-k-rasteniiam-budushchego#source-12.

4

Волцит П. География: физика, биология, экономика. – М.: Пешком в историю, 2024.

5

Wu G. A., Terol J., Ibanez V., López-García A., Pérez-Román E., Borredá C., Domingo C., Tadeo F. R., Carbonell-Caballero J., Alonso R., Curk F., Du D., Ollitrault P., Roose M. L., Dopazo J., Gmitter F. G., Rokhsar D. S., Talon M. Genomics of the origin and evolution of Citrus. Nature. 2018; 554(7692): 311–316. DOI: 10.1038/nature25447.

6

Гончаров Н. П. История селекции растений в России // Вестник ВОГиС. 2005. № 3(9). С. 279–289.

7

Секвенирование было изобретено англичанином Фредериком Сэнгером в 1975 г. С тех пор методы расшифровки ДНК претерпели множество изменений, стали гораздо более быстрыми и эффективными, а стоимость секвенирования с каждым годом снижается, делая процесс лабораторной рутиной.

8

Приказюк Е. Готовим ГМ-рис вместе // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/gotovim-gm-ris-vmeste.

9

Ye X., Al-Babili S., Klöti A., Zhang J., Lucca P., Beyer P., Potrykus I. Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm. Science. 2000; 287(5451): 303–305. DOI: 10.1126/science.287.5451.303.

10

Golden Rice FAQs // IRRI. https://www.irri.org/golden-rice-faqs.

11

Shen Y., Ye T., Li Z. Exploiting viral vectors to deliver genome editing reagents in plants. aBIOTECH. 2024; 5: 247–261. DOI: 10.1007/s42994–024–00147–7.

12

Волкова О. CRISPR-эпопея и ее герои // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/crispr-epopeia-i-ee-geroi.

13

Jinek M., Chylinski K., Fonfara I., Hauer M., Doudna J. A., Charpentier E. A programmable dual-RNA-guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science. 2012; 337(6096): 816–821. DOI: 10.1126/science.1225829.

14

Волчок А., Ню В. От ГМО к растениям будущего // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/ot-gmo-k-rasteniiam-budushchego#source-12.

15

Schmidt C. W. Genetically modified foods: breeding uncertainty. Environ Health Perspect. 2005; 113(8): A526–533. DOI: 10.1289/ehp.113–a526.

16

Bubolz J., Sleboda P., Lehrman A., Hansson S. O., Johan Lagerkvist C., Andersson B., Lenman M., Resjö S., Ghislain M., Zahid M. A., Kieu N. P., Andreasson E. Genetically modified (GM) late blight-resistant potato and consumer attitudes before and after a field visit. GM Crops & Food. 2022; 2164–570113(1): 290–298. DOI: 10.1080/21645698.2022.2133396.

17

Karlson D., Mojica J. P., Poorten T. J., Lawit S. J., Jali S., Chauhan R. D., Pham G. M., Marri P., Guffy S. L., Fear J. M., Ochsenfeld C. A., Lincoln Chapman T. A., Casamali B., Venegas J. P., Kim H. J., Call A., Sublett W. L., Mathew L. G., Shariff A., Watts J. M., Mann M., Hummel A., Rapp R. Targeted Mutagenesis of the Multicopy Myrosinase Gene Family in Allotetraploid Brassica juncea Reduces Pungency in Fresh Leaves across Environments. Plants (Basel). 2022; 11(19): 2494. DOI: 10.3390/plants11192494.

18

Sakuanrungsirikul S., Sarindu N., Prasartsee V., Chaikiatiyos S., Siriyan R., Sriwatanakul M., Lekananon P., Kitprasert C., Boonsong P., Kosiyachinda P., Fermin G., Gonsalves D. Update on the development of virus-resistant papaya: virus-resistant transgenic papaya for people in rural communities of Thailand. Food Nutr Bull. 2005; 26(4): 422–426.

19

Niiler E. Terminator technology temporarily terminated. Nat Biotechnol. 1999; 17: 1054 (1999). DOI: 10.1038/15034.

20

Gene Editing and New Breeding Techniques: Regulations, Ratings and Index // Genetic Literacy Project. https://crispr-gene-editing-regs-tracker.geneticliteracyproject.org/#jet-tabs-control-1401.

21

Update to the List of Bioengineered Foods // USDA. https://www.ams.usda.gov/rules-regulations/be.

22

Группа биоинженерии растений, описание деятельности лаборатории // ФИЦ «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН. https://www.fbras.ru/about/nauchnye-podrazdeleniya/gruppa-bioinzhenerii-rasteniy-unu-eksperimentalnaya-ustanovka-iskusstvennogo-klimata.

23

Matzke M. A., Kanno T., Matzke A. J. RNA-Directed DNA Methylation: The Evolution of a Complex Epigenetic Pathway in Flowering Plants. Annu Rev Plant Biol. 2015; 66: 243–267. DOI: 10.1146/annurev-arplant–043014–114633.

24

Zhang H., He X., Zhu J. K. RNA-directed DNA methylation in plants: Where to start? RNA Biol. 2013; 10(10): 1593–1596. DOI: 10.4161/rna.26312.

25

Hoofvan A., Green P. J. Control of mRNA decay in plants. In: mRNA metabolism and posttranscriptional gene regulation. – NY: Wiley-Liss, 1997. Pp. 201–216.

26

Food for the Future // Tropic. https://tropic.bio/coffee/.

27

Рябушкина Н. А. и Галиакпаров Н. Н. Молчание генов в растениях. Как это явление можно использовать в биотехнологии. Eurasian Journal of Applied Biotechnology. 2009. № 1. С. 15–31.

28

Sánchez-León S., Gil-Humanes J., Ozuna C. V., Giménez M. J., Sousa C., Voytas D. F., Barro F. Low-gluten, nontransgenic wheat engineered with CRISPR/Cas9. Plant Biotechnol J. 2018; 16(4): 902–910. DOI: 10.1111/pbi.12837.

29

Трошин Л. П. Ампелография и селекция винограда. – Краснодар: Издательский цех «Вольные мастера», 1999.

30

Волчок А., Ню В. ГМО и другие генетические тайны селекции растений // Наука из первых рук. https://scfh.ru/papers/gmo-i-drugie-geneticheskie-tayny-selektsii-rasteniy/.

31

Kristen Philipkoski. Simpsons Plant Seeds of Invention // Wired. https://www.wired.com/2003/11/simpsons-plant-seeds-of-invention/.

32

Van Nocker S., Gardiner S. E. Breeding better cultivars, faster: applications of new technologies for the rapid deployment of superior horticultural tree crops. Hortic Res. 2014; 1: 14022. DOI: 10.1038/hortres.2014.22.

33

Weckwerth W. Green systems biology – From single genomes, proteomes and metabolomes to ecosystems research and biotechnology. J Proteomics. 2011; 75(1): 284–305. DOI: 10.1016/j.jprot.2011.07.010.

34

Scossa F., Alseekh S., Fernie A. R. Integrating multi-omics data for crop improvement. J Plant Physiol. 2021; 257: 153352. DOI: 10.1016/ j.jplph.2020.153352.

35

Jian L., Yan J., Liu J. De Novo Domestication in the Multi-Omics Era. Plant Cell Physiol. 2022; 63(11): 1592–1606. DOI: 10.1093/pcp/pcac077.

36

Fernie A. R., Yan J. De Novo Domestication: An Alternative Route toward New Crops for the Future. Mol Plant. 2019; 12(5): 615–631. DOI: 10.1016/ j.molp.2019.03.016.

37

Tropic's non-browning gene-edited banana cleared for production in the Philippines // GEiGS. https://www.geigs.com/tropics-non-browning-gene-edited-banana-cleared-for-production-in-the-philippines/.

38

Pretty J., Bharucha Z. P. Integrated Pest Management for Sustainable Intensification of Agriculture in Asia and Africa. Insects. 2015; 6(1): 152–182. DOI: 10.3390/insects6010152.

39

Волчок А. Контроль за пестицидами. Полиция в белых халатах // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/kontrol-za-pestitsidami-politsiia-v-belykh-khalatakh.

40

Aktar M. W., Sengupta D., Chowdhury A. Impact of pesticides use in agriculture: their benefits and hazards. Interdiscip Toxicol. 2009; 2(1): 1–12. DOI: 10.2478/v10102–009–0001–7.

41

Nagy J. K., Király L., Schwarczinger I. Phage therapy for plant disease control with a focus on fire blight. Cent. eur. j. biol. 2012; 7: 1–12. DOI: 10.2478/s11535–011–0093–x.

42

Mensinga T. T., Speijers G. J., Meulenbelt J. Health implications of exposure to environmental nitrogenous compounds. Toxicol Rev. 2003; 22(1): 41–51. DOI: 10.2165/00139709–200322010–00005.

43

Соколова П. В., Ермишин А. С. Средства химизации в сельском хозяйстве как фактор риска негативного воздействия на окружающую среду // Техносферная безопасность. Современные реалии. Сборник материалов I Всероссийской научно-практической конференции. 2020. С. 48–51.

44

В РАН заявили, что причиной экологической катастрофы на Камчатке стало цветение водорослей // ТАСС. https://tass.ru/obschestvo/10294213.

45

Волчок А. Мультиомики в сельском хозяйстве: когда ДНК встречается с трактором // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/multiomiki-v-selskom-khoziaistve-kogda-dnk-vstrechaetsia-s-traktorom.

46

Braga R. M., Dourado M. N., Araújo W. L. Microbial interactions: ecology in a molecular perspective. Braz J Microbiol. 2016; 47 Suppl 1(Suppl 1): 86–98. DOI: 10.1016/j.bjm.2016.10.005.

47

Orozco-Mosqueda M. D. C., Rocha-Granados M. D. C., Glick B. R., Santoyo G. Microbiome engineering to improve biocontrol and plant growth-promoting mechanisms. Microbiol Res. 2018; 208: 25–31. DOI: 10.1016/ j.micres.2018.01.005.

48

Raffi M., Charyulu P. Azospirillum-biofertilizer for sustainable cereal crop production: Current status. Recent Developments in Applied Microbiology and Biochemistry. 2021; 2: 193–209. DOI: 10.1016/B978–0–12–821406–0.00018–7.

49

De Oliveira-Paiva C. A., Bini D., de Sousa S. M., Ribeiro V. P., Dos Santos F. C., de Paula Lana U. G., de Souza F. F., Gomes E. A., Marriel I. E. Inoculation with Bacillus megaterium CNPMS B119 and Bacillus subtilis CNPMS B2084 improve P-acquisition and maize yield in Brazil. Front Microbiol. 2024; 15: 1426166. DOI: 10.3389/fmicb.2024.1426166.

50

Suvendu D., Pil J. K. Biofertilizers based on silicate-solubilizing microbes for crop production and protection. APBB. 2024. DOI: 10.56669/RCPX9405.

51

Flores-Félix J. D., Silva L. R., Rivera L. P., Marcos-García M., García-Fraile P., Martínez-Molina E., Mateos P. F., Velázquez E., Andrade P., Rivas R. Plants probiotics as a tool to produce highly functional fruits: the case of phyllobacterium and vitamin C in strawberries. PLoS One. 2015; 10(4): e0122281. DOI: 10.1371/journal.pone.0122281.

52

Berruti A., Lumini E., Balestrini R., Bianciotto V. Arbuscular Mycorrhizal Fungi as Natural Biofertilizers: Let's Benefit from Past Successes. Front Microbiol. 2016; 6: 1559. DOI: 10.3389/fmicb.2015.01559.

53

Pappalettere L., Bartolini S., Toffanin A. Auxin-Producing Bacteria Used as Microbial Biostimulants Improve the Growth of Tomato (Solanum lycopersicum L.) Seedlings in Hydroponic Systems. BioTech (Basel). 2024; 13(3): 32. DOI: 10.3390/biotech13030032.

54

Paul D., Nair S. Stress adaptations in a Plant Growth Promoting Rhizobacterium (PGPR) with increasing salinity in the coastal agricultural soils. J Basic Microbiol. 2008; 48(5): 378–384. DOI: 10.1002/jobm.200700365.

55

Gonçalves J., Freitas J., Fernandes I., Silva P. Microalgae as Biofertilizers: A Sustainable Way to Improve Soil Fertility and Plant Growth. Sustainability. 2023; 15(16): 12413. DOI: 10.3390/su151612413.

56

Sandler, Hilary A. Integrated Pest Management. Cranberry Station Best Management Practices. 2010; 1(1): 12–15.

57

Pretty J., Bharucha Z. Integrated Pest Management for Sustainable Intensification of Agriculture in Asia and Africa. Insects. 2015; 5: 152–182.

58

Farmer Field Schools // FAO. https://www.fao.org/4/ad487e/ad487e02.htm.

59

Bartlett A. Farmer Field Schools to promote Integrated Pest Management in Asia: the FAO experience. 2005. Workshop on Scaling Up Case Studies in Agriculture. IRRI.

60

Крюкова Е. В., Родников М. А., Беркетова Л. В. Регламент ЕС № 834/2007: правила производства органических продуктов // Пищевая промышленность. 2015. № 1. С. 56–59.

61

Волчок А. Контроль за пестицидами. Полиция в белых халатах // Биомолекула. https://biomolecula.ru/articles/kontrol-za-pestitsidami-politsiia-v-belykh-khalatakh.

62

Gómez-Pérez M. L., Plaza-Bolaños P., Romero-González R., Martínez-Vidal J. L., Garrido-Frenich A. Comprehensive qualitative and quantitative determination of pesticides and veterinary drugs in honey using liquid chromatography-Orbitrap high resolution mass spectrometry. J Chromatogr A. 2012; 1248: 130–138. DOI: 10.1016/j.chroma.2012.05.088.

63

Souza Tette P. A., Rocha Guidi L., de Abreu Glória M. B., Fernandes C. Pesticides in honey: A review on chromatographic analytical methods. Talanta. 2016; 149: 124–141. DOI: 10.1016/j.talanta.2015.11.045.

64

Hallmann C. A., Sorg M., Jongejans E., Siepel H., Hofland N., Schwan H., Stenmans W., Müller A., Sumser H., Hörren T., Goulson D., de Kroon H. More than 75 percent decline over 27 years in total flying insect biomass in protected areas. PLoS One. 2017; 12(10): e0185809. DOI: 10.1371/journal.pone.0185809.

65

Белан С. Р., Грапов А. Ф., Мельникова Г. М. Новые пестициды. Справочник. – М.: Грааль, 2001.

66

Милман О. Закат и падение крошечных империй: Почему гибель насекомых угрожает существованию жизни на планете. – М.: Эксмо, 2024.

67

Фильмы были сняты на основе персонажей Майкла Крайтона, написавшего роман «Парк юрского периода» и его продолжение – «Затерянный мир».

68

Хэнсон Т. Жужжащие. Естественная история пчел. – М.: Альпина нон-фикшн, 2020.

69

Leonard S. P., Powell J. E., Perutka J., Geng P., Heckmann L. C., Horak R. D., Davies B. W., Ellington A. D., Barrick J. E., Moran N. A. Engineered symbionts activate honey bee immunity and limit pathogens. Science. 2020; 367(6477): 573–576. DOI: 10.1126/science.aax9039.