[ad_1]
Вы можете этого не осознавать, но ваш день вращается вокруг растений. Это не просто время еды: коммерческие растения используются во всем, от медицины до продуктов питания, бумаги, биопластиков, текстиля, резины и множества других продуктов. Однако по мере усиления глобального изменения климата выращивание многих из этих растений станет серьезной проблемой.
Волны сильной жары и засухи уже представляют угрозу для фермеров: в течение следующих трех десятилетий одна только калифорнийская долина Сан-Хоакин может потерять до 535 000 акров пахотных земель в результате сокращения запасов воды.
Дженнифер Брофи хочет помочь решить эту проблему. Она доцент кафедры биоинженерии в Стэнфорде и работает над методами, которые, как она надеется, будут использоваться для изменения коммерческих видов растений, чтобы они выживали в суровых условиях. «Климатические переменные меняются быстрее, чем может успеть естественный отбор», — говорит она. «Если мы сможем, например, создать культуры, более устойчивые к засухе, возможно, мы сможем производить те же продукты с меньшими ресурсами».
Интерес Брофи к устойчивому проектированию проявился рано. Первоначально она изучала зеленую архитектуру в студенческие годы с намерением строить здания, использующие энергию ветра для систем охлаждения. Как только она начала брать уроки архитектуры, она поняла, что это не совсем ее страсть, но когда она наткнулась на статью о компании, которая создает биотопливо из бактерий, что-то щелкнуло. «Я думал, что это просто самая крутая вещь. Это заставило меня по-настоящему заинтересоваться биоинженерией и использовать ее, чтобы сделать что-то с положительным социальным воздействием», — говорит она.
Сегодня Brophy разрабатывает новые методы генной инженерии, которые могут помочь растениям расти в самых разных условиях. Изменяя геном как коммерческих культур, так и почвенных бактерий, она считает, что можно помочь растениям пережить засуху, сохраняя больше воды во время засушливого периода или отрастив более глубокие корни, чтобы добраться до почвы, которая еще не высохла.
Чтобы заставить растения реагировать на экстремальные климатические условия, Брофи строит то, что она называет «генетическими цепями». внутри компьютера. Если растение чувствует определенный сахар или агрохимикат, оно может экспрессировать один белок; если он почувствует другой сигнал, он будет экспрессировать другой белок, запуская совершенно другую цепочку событий. Если присутствуют оба сигнала, растение может выражать что-то совершенно другое. «Используя схемы, вы можете заставить растения по-новому реагировать на все эти различные входные данные», — говорит она.
В некотором смысле преднамеренное изменение генома растения — давняя традиция. На протяжении тысячелетий люди выращивали и отбирали растения, основываясь на своих способностях: выбирая только семена из самых крупных плодов урожая, мы коллективно формировали такие продукты, как яблоки и помидоры, превращая то, что естественным образом росло как крошечные шарики, в сочные, размером с кулак. одомашненные продукты.
Для Брофи генная инженерия является продолжением той же цели: изменение формы и функции растения в соответствии с потребностями человека. В этом случае, однако, генетические схемы могли бы позволить этим изменениям происходить по требованию, вместо того, чтобы постепенно вводить их в сельскохозяйственные культуры в течение поколений. Фермерам эта новая возможность особенно пригодится, поскольку погода становится все более изменчивой и непредсказуемой.
«Люди могут посмотреть на прогноз погоды и сказать: «В ближайшие пару недель будет очень жарко или очень сухо», и мы можем соответственно планировать. Растение не обязательно знает, что будет. Он просто знает, жарко сейчас или умеренно», — говорит она. Это может привести к проблемам, когда погода становится неустойчивой. Растение, которое обычно цветет весной, может зацвести зимой, если выпадет несколько не по сезону теплых дней. Когда температура снова падает, цветы погибают и уничтожают годичный урожай. «Было бы здорово иметь возможность общаться с растениями, чтобы сказать им: «Эй, вы должны дождаться этого цветения», — добавляет она.
Контроль роста растений на этом уровне — захватывающая перспектива, но до практического воплощения этого далеко. На данный момент Брофи тестирует концепцию в лаборатории, используя небольшое сорное растение под названием арабидопсис. Она все еще находится в начале процесса выяснения того, как активировать определенные гены по команде. Хотя исследование находится на ранней стадии, оно может помочь проложить путь к следующему поколению сельского хозяйства.
Брофи отмечает, что инженерные культуры в будущем могут включать не только модификацию растений, но и генетическую модификацию почвенных бактерий. Вместо того, чтобы фермеры распыляли химические сигналы на свои посевы, чтобы спровоцировать реакцию, можно изменить микробов, которые существуют поблизости, и запрограммировать их, чтобы они были крошечными помощниками растений. Поскольку окружение бактерий меняется, они потенциально могут посылать химические сигналы, которые говорят соседним растениям соответствующим образом изменить свой рост.
Одним из примеров являются растения, которые погружаются во время наводнения. Как только его корни будут полностью затоплены, растение в конечном итоге отреагирует, но только после того, как эти заболоченные клетки истощат имеющийся у них кислород. «Возможно, вы могли бы использовать бактерии, чтобы сказать растению: «Эй, поле затоплено, вы должны попытаться сохранить кислород, который у вас есть», — говорит Брофи. Точно так же, добавляет она, бактерии могут быть в состоянии предупредить растение о приближении патогенов, таких как враждебные грибы, растущие возле его корней, прежде чем они нападут на само растение.
Хотя генетически модифицированные растения (и, в меньшей степени, бактерии) несколько противоречивы, Брофи считает, что они могут принести огромную пользу фермерам и обществу в целом. Модификация непродовольственных культур, например, растений, используемых для производства текстиля или биотоплива, может развеять некоторые опасения потребителей. В конце концов, однако, Брофи говорит, что для борьбы с изменением климата потребуются все творческие решения, которые люди могут найти.
«Изменение климата — мой главный мотиватор, — говорит она. «Я думаю, что нам нужны все доступные инструменты, обученные этой проблеме, чтобы мы могли поддерживать растущее население, поскольку среда, в которой мы живем, становится все более сложной. И, надеюсь, если мы сможем сделать растения более устойчивыми, мы сможем продолжать эффективно выращивать их в будущем».
Связанный
[ad_2]
Source