Достижения в области биоинженерии сделали теоретически возможным делать с растениями практически все, что угодно. На самом деле, многие растения, которые у нас есть сегодня, уже изменились до неузнаваемости по сравнению с тем, чем они были раньше. Изначально у моркови были белые тощие корни; персики были солеными и размером с вишню; арбузы были маленькие и горькие; и баклажаны были похожи на яйца .
Наш мир — или, по крайней мере, наши супермаркеты и сады — выглядел бы иначе без генетической модификации. Тем не менее, ГМ-культуры также имеют существенные недостатки, и несмотря на все их обещания помочь нам выбраться из наших беспорядков, ясно, как они приносят нам больше.
Тем не менее, вот некоторые из самых изобретательных и смелых способов, которые люди не оставят в покое.
10. Супер очищающий воздух потос
Типичный для людей, наш подход к очистке воздуха с помощью электрических воздухоочистителей, потребляющий много топлива, только усугубляет проблему. Чтобы предоставить альтернативу, французская компания Neoplants генетически модифицировала растение pothos (дьявольский плющ) вплоть до его корней, чтобы перерабатывать переносимые по воздуху загрязнители. Они называют его Neo P1 и, судя по всему, он «способен выполнять работу по очистке воздуха до 30 растений ».
Растения, естественно, лучше поглощают и метаболизируют летучие органические соединения (ЛОС), но Neo P1 был изменен, чтобы преуспеть, особенно в отношении ЛОС в помещении, таких как бензол, этиленгликоль, формальдегид и толуол. Ничто не тратится впустую; соединения расщепляются и перерабатываются в воду, сахара и аминокислоты, необходимые Neo P1 для роста, а также кислород для выделения в воздух. Чтобы повысить его эффективность, корни растения также содержат гены экстремофильных бактерий (бактерий, которые эволюционировали, чтобы выживать в негостеприимной среде, питаясь токсинами).
Как следует из названия их первого растения, Neoplants надеются в будущем создать больше растений, очищающих воздух. Они также считают свою работу полезной в «борьбе» с изменением климата.
9. Азотфиксирующие культуры
Правильно это или нет, но мы одержимы диетическим белком. А бобовые (фасоль, бобовые, арахис) являются одними из лучших растительных источников — не только из-за того, сколько в них белка, но и из-за того, как они его производят.
Белку требуется азот, биодоступность которого (т. е. запас для использования организмами) ограничена, поэтому его добавляют в удобрения . Однако, в отличие от большинства растений, бобовые срывают его прямо из воздуха. Это называется «азотфиксация». Генетическая модификация других основных культур, чтобы они делали то же самое, произвела бы революцию в сельском хозяйстве во всем мире, особенно в бедных странах, за счет устранения необходимости в дорогих удобрениях, ухудшающих климат.
Однако критики говорят, что это займет много времени, и указывают на существующие проблемы с ГМ-культурами, такие как устойчивые к гербицидам сорняки. И, очевидно, есть и другие, более прямые пути борьбы с глобальной бедностью.
8. Кокаиновый табак
Это косвенно меняет правила игры. Не ожидайте, что ваш местный дилер предложит особый новый вид блестящего белого табака. Исследователи интересовались генетически модифицированными растениями для производства кокаина, чтобы изучить его эволюцию как пестицида и его потенциальное применение в медицине.
Производство кокаина на растениях коки долгое время было окутано тайной, отчасти из-за трудоемкости выращивания коки в лаборатории. Ответ, который придумали китайские ученые, состоял в том, чтобы генетически реконструировать в геноме табачного растения биохимический путь производства кокаина. Некоторые звенья цепочки они оставили табачному растению придумать самому, и в результате получились табачные листья, содержащие кокаин . Последствия для поиска новых лекарств значительны.
По словам исследователей, количество производимого кокаина было недостаточным для того, чтобы превратить его в жизнеспособное предприятие черного рынка, и, в любом случае, этот процесс слишком техничен для средней подпольной лаборатории по производству наркотиков. Однако сами исследователи работают над этим, надеясь увеличить производительность табачной фабрики.
7. Капуста с ядом скорпиона
Генетическая модификация и пестициды — два наиболее токсичных вклада человека как вида. Так почему бы не объединить их в один? В попытке закрепить ущерб, который мы нанесли, ученые взяли ген яда из хвостов смертоносных скорпионов, спроектировали его так, чтобы он убивал только насекомых, и поместили его в капусту. Что может пойти не так?
Хотя ранние тесты подтвердили отсутствие токсичности для человека , эта концепция полна проблем. Во-первых, в исследовании тестировались клетки рака молочной железы человека in vitro, а не клетки здорового человека in vivo. Кроме того, может пострадать и сама капуста. Генетическая модификация может ускользнуть и заразить немодифицированные образцы. И, как и в случае с существующими пестицидами, это может дестабилизировать целые экосистемы.
Однако FDA имеет долгую историю игнорирования таких вопросов при одобрении ГМО, даже если они ничего не приносят. В этом случае, поскольку пестицидный эффект ядовитой капусты зависит от насекомых, которые ее действительно едят, вполне вероятно, что фермеры также будут использовать спреи с пестицидами, чтобы держать насекомых в страхе. Другими словами, потребители получат двойное количество токсинов.
6. Дуб Эндоспор
Дубы, по мнению ученых, невыносимо неэффективны. Они не только производят гораздо больше желудей, чем когда-либо укореняются, но и тратят впустую миллионы клеток, сбрасывая листья каждую осень. Что, если вместо того, чтобы сгнить на земле, эти клетки превратятся в миллионы спор , разносимых ветром, каждая из которых способна клонировать свой источник. Это было бы лучшей эволюционной стратегией, и, по-видимому, «нет биологического принципа… запрещающего… [размножение] как спорами, так и семенами». И, в отличие от желудей, эндоспоры могут сохранять жизнеспособность миллионы лет .
Но опять же, есть серьезные проблемы. Дубы с эндоспорами — это одно, но как насчет спорыша с эндоспорами? Если эта конкретная генетическая модификация строго не ограничена «полезными растениями» (и даже тогда), «суперсорняки могут наводнить Землю».
Как обычно, то, что мы видим, так сказать, пробел на рынке, не означает, что мы должны его использовать. В конце концов, деревья также были бы более эффективными, если бы они эволюционировали, чтобы «ходить» быстрее, чем сейчас, и если бы онинаучились охотиться с помощью ядовитых газов или шипов. Просто это не тот мир, который нужен большинству из нас.
5. Сверхпитательные фрукты и овощи
Генетическая модификация растений для обеспечения большей питательной ценности не является чем-то новым. У нас уже есть обогащенный белком картофель , кукуруза и рис; льняное с высоким содержанием омега-3 и -6; помидоры с антиоксидантами из львиного зева; и салат с более усвояемым железом. Есть также морковь, которая увеличивает наше усвоение кальция, и так называемый «золотой банан» — австралийский фрукт, полученный путем скрещивания обычного банана с оранжевым сортом из Папуа-Новой Гвинеи с высоким содержанием провитамина А. Однако, как правило, причиной низкого содержания провитамина А является вмешательство человека. питание на первом месте. Так что мы настроены скептически.
Ученые, надеющиеся произвести революцию в наших культурах к 2028 году, возлагают надежды на сверхточное редактирование генов CRISPR-Cas9. Вариантов много (и глупых): бобы, которые на вкус как куриные наггетсы; морковь со вкусом картофельных чипсов; картофель с гамбургерами посередине; и семена подсолнуха размером с маленькое яйцо, чтобы их можно было есть как яблоки.
Некоторые из менее детских идей включают гипоаллергенный арахис и чечевицу с таким же количеством белка, как и мясо. Но все они поднимают вопросы о том, насколько люди должны контролировать природу, особенно учитывая тот беспорядок, который мы создали сами по себе.
4. Загрязняющие тополя
Фиторемедиация — это процесс, с помощью которого некоторые растения очищают от загрязнений — вытягивают загрязняющие вещества через свои корни, расщепляют их на безвредные побочные продукты и либо используют их, либо выпускают в воздух. Это еще один способ заставить растения работать, чтобы устранить ущерб, который мы нанесли. Но, по словам ученых, они делают это недостаточно хорошо. Они слишком медленные.
Решение заключалось в том, чтобы генетически модифицировать тополя для более эффективного расщепления трихлорэтилена (ТХЭ). TCE является наиболее распространенным загрязнителем подземных вод, обнаруженным в наиболее загрязненных местах в Америке. Когда-то продвигаемый фармацевтической промышленностью как анестетик, теперь это известный канцероген, который долгое время сохраняется в воздухе, воде и почве, где бы он ни использовался. И, учитывая его постоянное использование во многих бытовых чистящих средствах , эта проблема только усугубляется.
Тем не менее, исследования в области генетически модифицированной фиторемедиации являются многообещающими. В то время как немодифицированные тополя удаляли из раствора только три процента ТХЭ, тополя, обработанные дополнительными ферментами из кроличьей печени, удаляли целых 91 процент . Они также чувствовали себя лучше, не увядая, как обычно, а на самом деле становясь более крепкими. И они могут иметь дело не только с ТВК, но и с набором других химических веществ, включая винилхлорид (используемый для производства пластмасс) и бензол (загрязнитель воздуха из нефти).
3. Прививочный банан
(Искусственно завышенная) стоимость вакцин означает, что страны третьего мира часто их не получают, а дети продолжают умирать от легко предотвратимых болезней, таких как диарея . Одно из решений, которое придумали ученые, состоит в том, чтобы генетически модифицировать сельскохозяйственные культуры, чтобы включить вакцины в их геном.
Раннее доказательство концепции успешно доставляло крысам антигены гепатита В из специально созданного картофеля. Однако, поскольку картофель не едят в сыром виде, исследование переключилось на бананы. Они не только дешевы, но и хорошо зарекомендовали себя в «развивающихся» странах. По их словам, всего 10 гектаров плантаций вакцинных бананов хватило бы для вакцинации всех детей в Мексике в возрасте до пяти лет.
Однако правильное введение вакцинного банана не так просто, как очистить кожуру и съесть ее. План состоит в том, чтобы превратить фрукты в пюре и разлить по бутылкам (10 доз в бутылке), чтобы каждый пациент получил правильную дозу. Ученые экспериментировали с другими культурами, включая салат, морковь и табак .
2. Интеллектуальные деревья DARPA
В 2017 году Агентство перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA)объявило конкурс предложений по своей программе Advanced Plant Technologies (APT). Они особенно заинтересованы в генетической модификации растений для «сбора информации», например, о патогенах окружающей среды и радиации. Обнаружив присутствие того, для чего они предназначены, «сторожевые растения» будут «сообщать» с помощью «незаметных механизмов реагирования», таких как тонкие изменения в цвете листьев.
В отличие от сложного оборудования, заводы обеспечивают скрытность, простоту распределения и независимость от энергии. И концепция уже доказана. В 2011 году исследователи успешно разработали растение, обнаруживающее ТНТ , листья которого обесцвечиваются в присутствии (в почве или воздухе) молекул ТНТ. И все растения естественным образом реагируют на окружающую среду через динамику ввода/вывода, сравнимую с динамикой компьютеров. Подобно собакам, вынюхивающим бомбы, это всего лишь случай тренировки природных механизмов, чтобы они лучше служили военным.
Тем не менее, DARPA хочет пойти дальше, помимо простого включения и выключения биовычислений, к более тонкому обнаружению и надежным, подробным отчетам. Они даже выразили заинтересованность в том, чтобы инженерные установки улавливали электромагнитные сигналы .
1. Дерево Дайсона
Вы, наверное, слышали о сфере Дайсона. Предложенная физиком Фрименом Дайсоном, это гипотетическая структура, построенная для того, чтобы окружить звезду и улавливать ее энергию. Менее известно дерево Дайсона. Генетически спроектированное для космоса, с толстой стеклянной корой, пропускающей солнечный свет и препятствующей утечке тепла, это гипотетическое растение будет посеяно на комете и создаст собственную атмосферу. Теоретически он мог бы поддерживать целую экосистему — по крайней мере, какое-то время — с внутренней частью кометы, выдолбленной для жителей, а лед и углерод кометы обеспечивают все, что нужно «лиственному космическому кораблю».
Если это кажется научной фантастикой, то это потому, что так оно и есть. Но это не выходит за рамки возможного. Такие растения, как лилия вуду и цветок падальщика, выделяют собственное тепло; на самом деле, скунсовая капуста генерирует до 60 градусов по Фаренгейту, чего достаточно, чтобы растопить мерзлую землю вокруг нее.
Также нет недостатка в кометах. Пояс Койпера за Нептуном, в котором находятся триллионы комет, потенциально может быть засеян достаточным количеством деревьев Дайсона, чтобы стать космическим«архипелагом городов-государств» . Комета дерева Дайсона размером с Манхэттен могла бы прокормить миллионы людей в одиночку. И с небольшой гравитацией было бы не только легко прыгать между кометами, но и строения на каждой из них могли бы быть выше, чем на Земле.
