Генетики нашли способ избавить города от тополиного пуха — аллергики смогут дышать

Когда-то тополиный пух считался безобидным символом лета. Сегодня он стал раздражающим аллергеном, источником бытовых пожаров и городского мусора. И вот теперь у российских биотехнологов появился инструмент, который может навсегда решить эту проблему — не топором, а с помощью генной инженерии.

Генные технологии в лесу

По данным ТАСС, исследователи из Санкт-Петербургского научно-исследовательского института лесного хозяйства (СПбНИИЛХ) разработали способ редактирования генов деревьев, позволяющий управлять их биологическими свойствами. Первым объектом экспериментов стала осина — близкий родственник городского тополя.

Как пояснил младший научный сотрудник института Дмитрий Каржаев, ученые использовали метод "генной пушки" — устройство, с помощью которого в клетки растений вводят изменённые участки ДНК. Эта технология уже применялась в агробиологии, но к древесным породам в России ее адаптировали впервые. В результате у некоторых образцов осины был изменён ген, отвечающий за развитие соцветий.

"То, что мы сделали с древесными породами, не делал в стране пока никто и мало кто в мире", — заявил младший научный сотрудник Дмитрий Каржаев.

После "обстрела" тканей учёные вырастили около восьмисот культур осины, из которых только у одиннадцати редактирование оказалось успешным. Эти растения не формируют цветков и, соответственно, не производят пыльцу. Из них клонировали новые сеянцы, и в лаборатории института появилась первая коллекция "беспуховых" осин.

От лаборатории к городским аллеям

Почему именно осина? Потому что она генетически почти идентична тополю, а значит, полученные технологии можно перенести на виды, высаженные в городах. Осина и тополь относятся к одному роду, и отличия между ними незначительны. Если метод работает на осине, он с высокой вероятностью сработает и на тополе.

"Мы можем сделать так, что тополь не будет образовывать соцветий — гарантированно и быстро", — пояснил Каржаев.

Благодаря этому подходу в перспективе можно полностью избавить города от тополиного пуха, сохранив при этом зеленые насаждения и не заменяя их другими породами. Это особенно важно для мегаполисов, где замена взрослого дерева требует десятилетий.

Учёные отмечают и другие возможные эффекты — увеличение устойчивости деревьев к грибковым заболеваниям и вредителям, уменьшение содержания лигнина (твёрдого полимера, усложняющего переработку древесины), а также ускорение роста. По словам специалистов института, осина часто страдает от стволовых гнилей и теряет промышленную ценность уже к 40-50 годам.

Как это работает

Редактирование генов у деревьев — процесс сложный, но принцип его понятен. В клетку растения с помощью микроскопических частиц вводится ДНК, содержащая нужный участок. Этот участок внедряется в геном и "отключает" или "переписывает" конкретный ген.

Чтобы добиться результата, учёные проделали несколько шагов:

1. Получили культуры клеток осины в лабораторных условиях.

2. Подвергли их обработке "генной пушкой".

3. Вырастили растения из обработанных тканей.

4. Провели анализ ДНК, чтобы выявить успешные образцы.

5. Клонировали и высадили их для наблюдений.

Можно ли считать метод полностью безопасным? В биотехнологии любое вмешательство требует длительных проверок. В СПбНИИЛХ отмечают, что изменения не затрагивают метаболизм растения и не несут экологических рисков, так как модифицированные деревья не распространяют пыльцу и не размножаются естественным путём.

Возможные применения и перспективы

Технология редактирования генов может быть использована не только для борьбы с пухом. Она открывает возможности для улучшения свойств древесины, повышения устойчивости к климатическим стрессам и ускорения восстановления лесов после вырубок.

А что если применять её в промышленном лесоводстве? Тогда появятся сорта древесных пород с предсказуемыми характеристиками, которые быстрее растут и реже болеют. Это изменит экономику целлюлозно-бумажной и мебельной отрасли. Но при этом появится вопрос контроля и биобезопасности.

В мире подобные исследования ведутся в Канаде, Китае и США. Однако большинство проектов пока остаются в экспериментальной стадии из-за строгого регулирования ГМО-продукции. Россия же в данном случае оказалась в числе пионеров: по словам Каржаева, никто до них не создавал в стране генно-редактированную линию древесных пород.

Ошибки прошлого и новые подходы

Когда в 1960-70-х годах в советских городах массово высаживали тополя, никто не думал, что спустя полвека они станут проблемой. Тогда ставка делалась на быстрый рост и неприхотливость. Но одно свойство оказалось неприятным — обилие лёгких семян с пухом.

Теперь ошибка может быть исправлена. Вместо того чтобы ежегодно спиливать и заменять деревья, можно изменить их биологию. Однако внедрение такой технологии требует осторожности: важно, чтобы генные изменения не привели к непредсказуемым эффектам в экосистеме.

Что будет, если технология выйдет за пределы лаборатории? В институте подчёркивают, что контролируют каждый этап эксперимента и проводят долгосрочные наблюдения за поведением деревьев в естественных условиях. Пока что растения растут в теплицах, но уже готовы к высадке в открытый грунт.

Вопросы экологии и восприятия

Несмотря на очевидные преимущества, генная модификация растений остаётся спорной темой. Для многих людей "ГМО" ассоциируется с рисками, хотя в научном сообществе различают генную модификацию и редактирование — второе не предполагает введения чужеродных генов.

Можно ли считать редактированные осины ГМО? Формально нет. Они не содержат чужеродного материала, а лишь изменённые собственные гены. Но с точки зрения законодательства такие объекты всё равно проходят строгую биологическую экспертизу.

Сравнение с зарубежным опытом показывает: там, где общественное доверие к науке выше, подобные технологии развиваются быстрее. В Финляндии и Швеции редактирование древесных пород рассматривают как способ адаптации лесов к потеплению климата. В России — как решение конкретной городской проблемы и инструмент модернизации лесной промышленности.

Путь от эксперимента к внедрению

Чтобы перейти от лабораторного опыта к массовому применению, потребуется несколько лет. Ученым предстоит проверить, как растения поведут себя в естественных условиях, не изменится ли их устойчивость к морозам и засухе, не возникнут ли непредвиденные мутации.

План действий для внедрения технологии:

• завершить серию полевых испытаний в разных климатических зонах;

• разработать систему мониторинга изменений;

• создать юридическую базу для обращения генно-редактированных растений;

• начать подготовку питомников для размножения безопасных линий.

Если эти этапы пройдут успешно, можно будет говорить о переходе к промышленному масштабированию.