Біологія аграрного майбутнього

Незворотні зміни клімату значно вплинули на ведення сільського господарства, причому як відкритого грунту, так і тепличного господарства. Рослини вже не можуть адаптуватися до тепліших температур, агресивних шкідників, нестійкої погоди і більш ранніх вегетаційних періодів.

У світі відразу ж почали ставитися до генної інженерії негативно, доводячи шкоду виведених продуктів. Водночас негативний вплив на організм генно-модифікованих рослин не доведено, в той час як ГМ-культури можуть принести бізнесу більший прибуток і нагодувати зростаюче населення.

Основні культури, нові можливості

Безліч рослин завдяки генній інженерії отримали нові властивості. Кілька найцікавіших розробок:

Перші томати. Перший трансгенний овоч, що надійшов на прилавки від комерційного вирощування, відомий як Flavr Savr. Помідори зазвичай збирають незрілими, а потім обробляють етиленом (природним газом, який пришвидшує дозрівання), щоб вони набули червоного кольору.

Вчені прибрали фермент полігалактуроназу (PG), який сприяв розм'якшенню структури плода. Такі помідори дозрівають на лозі і мають тривалий термін зберігання. Після того як світовий лідер з вирощування модифікованої продукції - Monsanto викупив компанію Calgene, томати Flavr Savr зникли з ринку.

Стійка соя. Раніше для культивування сої необхідне було застосування гербіцидів як для вузьких, так і для широколистих бур'янів. Зміцнення генома сої дозволило рослині стати стійкою до різних гербіцидів, в т.ч. - до гліфосату. Це дозволило аграріям знизити витрати на обов'язкову обробку полів перед висадкою.

Крім того, компанія DuPont використовувала глушіння гена для виробництва соєвого масла Plenish. Цей вид масла володіє високою стабільністю під час випікання, що означає, що йому не потрібно проходити хімічний процес гідрування, в результаті якого утворюються небажані трансжири.

Їстівна бавовна. За своєю природою насіння бавовни неїстівне, тому що містить госсипол - компонент, який захищає від комах. У 2006 році Техаський університет і Cotton Inc. задалися ідеєю створити бавовну, яка б була стійкою до шкідників, але мала їстівне насіння.

Проблема полягала в тому, щоб залишити імунітет рослини і нейтралізувати захисну токсичну сполуку. Вчені вивели з насіння бавовни шрот з горіховим смаком, який, по суті, може використовуватися для приготування борошна. Приблизно на 500 г бавовняного волокна рослина виробляє 730 г насіння. Поки що проект знаходиться на стадії сертифікації.

Золотий рис. Понад 120 млн дітей у країнах третього світу недоотримують вітамін А, що призводить до захворювання зору і сліпоти. Наукова група з Швейцарського федерального технологічного інституту Інго Потрікіса і компанія Syngenta працюють над виведенням сорту рису зі збільшеним рівнем бета-каротину - провітаміну А.

У 2005 році було створено покращений різновид, названий Golden Rice 2, в якому вміст бета-каротину в 23 рази вищий порівняно з першим варіантом. У новому штамі вчені замінили ген жовтого нарциса на ген кукурудзи, який виробляє набагато більше провітаміну А. Наразі дослідження не завершені через суперечки на права власності і хвилі критики з приводу недопрацювань.

Арктичне яблуко. Яблука стають коричневими, коли їх розрізають, тому їх часто просочують антиоксидантами, щоб запобігти обвітрюванню фрукта. У 2012 році канадські вчені пішли за принципом придушення існуючих генів. Відтоді почали випускати два популярних сорти яблук - Golden Delicious і Granny Smith - і планують представити сорти Gala і Fuji під маркою Arctic Apple, які не темніють.

Подібні характеристики вже розроблялися у деяких сортів яблук, але жоден з них не отримав значного комерційного визнання. Метою даного дослідження є запобігання потемніння м'якоті найбільш популярних сортів. Той же принцип, який застосовувався до цибулі, може застосовуватися і до цих яблук: мова йде не про додавання генів, а про придушення активності існуючих.

Цілюща морква. У 2004 році американська дослідницька група перенесла ген з вуха миші в моркву, щоб овоч містив більшу кількість органічно зв'язаного кальцію. Результати дослідження показали, що люди засвоювали на 42% більше кальцію з модифікованої моркви, ніж зі звичайної. Метою цього тесту було допомогти запобігти остеопорозу, в той час як акцент був зроблений на доступність.

Цибуля, від якої не плачуть. У 2008 році дослідницька група з Нової Зеландії розробила цибулю, яка не виділяє ферменти, що змушують очі сльозитися. Крім того, такі цибулини містять корисну для здоров'я сірку.

Поширення культур

Попит на високостійкі культури серед аграріїв залишається великим, як і їх висока вартість у співвідношенні з традиційною селекцією. Існують і правила. До того як ГМ-культура стане доступною для комерційного використання, вона повинна пройти суворі процедури оцінки безпеки і ризику.

У 1996 році, коли перші модифіковані сорти вийшли на комерційний рівень, кількість таких посівів становила 1,7 млн га. Показники 2018 року свідчать, що понад 17 млн фермерів у 26 країнах світу вирощують ГМ-культури на площі 189 млн га. Переважно це стійкі до гербіцидів посіви сої, кукурудзи, бавовни і каноли; стійкі до комах кукурудза, бавовна, картопля та рис і стійкі до вірусів кабачки і папайя.

У 2017 році 19 країн, що розвиваються, висадили 53% (100,6 млн га) від загального світового показника, а 5 індустріальних країн зайняли 47% (89,2 млн га). Очікується, що ця тенденція збережеться найближчими роками в зв'язку зі збільшенням числа країн, які впроваджують висівання та комерціалізацію ГМ-культур.

Генна інженерія рослин дозволила розмити межі дозволеного природою. Такі продукти абсолютно іншої якості, виду і властивостей. Наприклад, рис з підвищеним вмістом заліза і бета-каротину; швидкоспіючі банани, здатні скоротити період збирання; помідори з високим вмістом флавонолів, які є потужними антиоксидантами; стійкі до миш'яку рослини; харчові вакцини з фруктів та овочів і багато іншого.