Можно ли взломать ДНК, чтобы вырастить больше еды для более жаркой и голодной планеты?

Учёные из Стэнфорда генетически перепрограммировали растения, чтобы контролировать рост их корней — сделать их длинными или короткими, разветвлёнными или тонкими. Эти признаки меняют способность растения собирать питательные вещества или воду.

Контроль над ростом корней может стать новым инструментом для фермеров, особенно в засушливых или подверженных наводнениям районах с бедной почвой. Цель работы — создание растений, повышающих устойчивость сельского хозяйства, заявил профессор Хосе Диннени. Исследование опубликовано в журнале Science.

Учёные изменили структуру корней, введя ДНК, которая меняет генетические "схемы" растения в ответ на сигналы окружающей среды. Эти генные цепи действуют как электрические и могут включаться или выключаться.

Стратегию протестировали на резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana). Теперь исследователи планируют применить её к коммерческим культурам.

Новая область "синтетической биологии" ускоряет исследования, предлагая более сложные инструменты. Техника Стэнфорда позволяет тонко и комплексно контролировать не один ген, а поведение целого набора генов растения.

Команда создала синтетическую ДНК, которая меняет "схемы", создавая генетический переключатель, похожий на логический вентиль компьютера, чтобы включать и выключать гены. Это позволило регулировать паттерны роста, например, количество ветвей в корневой системе, не меняя остальное растение.

Учёные представляют программирование культур для развития корневых систем, которые более угловаты, чтобы глубже нырять за водой, или более мелки, чтобы не утонуть во время наводнений.

Между 1960 и 2010 годами "Зелёная революция" увеличила мировое производство продуктов питания на 175%. Но глобальная урожайность сельскохозяйственных культур сейчас стагнирует.

Критики, такие как Билл Фриз из Центра безопасности пищевых продуктов, скептически относятся к проекту, указывая на технические препятствия и предпочитая улучшение окружающей среды, например, состояния почвы.

Другие исследовательские институты также используют передовые генетические методы. Например, Фонд Гейтса финансирует проект C4 Rice для улучшения фотосинтеза риса, а Инициатива Института Солка по управлению растениями направлена на изменение генетических путей, контролирующих долгосрочное хранение углерода.

Такие исследования — "элегантный шаг к будущему, где мы сможем легко проектировать и создавать растения для выполнения различных функциональных задач", — сказал Джон Камберс из SynBioBeta.