Защо учените имплантираха гена на затлъстяването в картофите и какво се получи от това?

Всяка година стотици хиляди хора по света страдат от недостиг на храна, а поради климатичните промени този проблем ще се задълбочава. За да се изхрани нарастващото население на Земята и да се намали нивото на замърсяване, човечеството се нуждае от по-издръжливи и високодоходни култури. През 2021 г. международен екип от изследователи от САЩ и Китай се реши за отчаян и доста странен експеримент. Учените предположиха, че човешката генетика ще помогне за решаването на проблема с недостига на храна, и имплантираха в растенията ген, който причинява затлъстяване при хората. Резултатът се оказа напълно непредсказуем.

Генът на затлъстяването, който кара хората да стават дебели

Ако някога сте гледали скептично на хората, които обвиняват генетиката за наднорменото си тегло, науката има с какво да ви изненада. В нашата ДНК наистина съществува генът FTO, който оказва пряко влияние върху метаболизма. Наименованието му често се тълкува като „Fatso“ (дебелак), въпреки че първоначално то е посочвало големия размер на самия ген, а не неговия ефект.

Човешкият ген на затлъстяването може да ни спаси от глада

Влиянието на този участък от ДНК върху организма е огромно. Ако човек наследи дори само едно копие на гена FTO, рискът от развитие на затлъстяване се увеличава с около 30% в сравнение с хората, които не го притежават. Наличието на две копия увеличава тази вероятност вече до 70%.

Трансплантацията на гена на затлъстяването в растенията

Растежът на растенията е невероятно сложен процес, в който участват хиляди гени. Културите постоянно се адаптират към околната среда и понякога им се налага да жертват скоростта на растежа в името на защитата от вредители или натрупването на ресурси за случай на суша. Учените нямаха никакви основания да смятат, че само един чужд ген от бозайник би могъл да подобри добивът.

Както призна съавторът на изследването, професорът по химия в Чикагския университет Чуан Хе, екипът е очаквал да види катастрофални последствия за растенията. Първият обект на експеримента беше обикновеният ориз. За резултатите от изследването се разказа в сайта UChicago News.

Генетичната модификация може да доведе до отглеждането на култури, които дават значително по-голям добив на храна и проявяват повишена устойчивост към сушата

Резултатите от лабораторните тестове шокираха биолозите, тъй като добивът на модифицирания ориз се увеличи три пъти. Когато тестовете бяха приложени в реални полеви условия, показателите се оказаха по-скромни, но все пак впечатляващи, тъй като биомасата и броят на зърната се увеличиха с 50%.

Същият феноменален скок в растежа показа и картофът. Тъй като оризът и картофът еволюционно нямат никаква връзка помежду си, стана ясно, че откритият механизъм действа универсално при различните видове.

Аномално бърз растеж на модифицираните растения фотосинтезата се е подобрила значително; формирала се е по-дълга и мощна коренова система; повишила се е естествената устойчивост към сушата.

Биолозите са единодушни, че причината се крие в еволюционната изолация. Тъй като генът FTO никога не е срещан в растителния свят, организмите просто не разполагат с ограничаващи механизми, способни да възпрепятстват действието му. Според професор Хе, протеинът действа вътре в растителната клетка като бомба, премахвайки всички естествени ограничения за растеж и развитие.

По какъв начин новото откритие ще ни спаси от глада

Откритието на китайските и американските учени излиза далеч извън рамките на решаването на проблемите с храната. Последиците от глобалното затопляне изискват комплексен подход, а модифицираните култури могат да се превърнат в чудесен инструмент за приспособяване към новите климатични реалности.

В бъдеще тези растения ще могат да оцеляват дори и в най-суровите климатични условия

Например, изследователите планират да създадат устойчиви на суша ливадни треви, за да спасят изчезващите екосистеми. Друга перспективна област е създаването на дървета с удължена коренова система, способни да издържат на ураганните ветрове по време на силните бури.

В момента учените се опитват да разберат дали е възможно да се постигне същият ефект, без да се прибягва до имплантиране на човешка ДНК. Възможно е растенията да притежават свои собствени, все още неоткрити способности, които могат да бъдат активирани директно. Въпреки това гените на растенията са изключително сложни и успехът с гена FTO се оказа невероятна случайност и невериятен късмет.

Ще минат години, преди модифицираните по този начин зеленчуци и зърнени култури да преминат всички необходими полеви изпитания. Но вече сега е ясно, че науката случайно е попаднала на инструмент, който е способен да промени облика на световното селско стопанство.