Секретариат программы «Шаг в будущее» Почтовый адрес
| Вид материала | Документы |
СодержаниеТрансгенные деревья Коммерческая биотехнология. Физиология ГМ деревьев |
- Программы «Шаг в будущее Инникигэ хардыы» Начальникам муниципальных управлений образования, 359.34kb.
- Приказ 28. 10. 2011 №164-7/о Об итогах XVIII научно-практической конференции «Шаг, 108.32kb.
- Программы «Шаг в будущее», 114.31kb.
- Российской научно-социальной программы для молодежи и школьников «Шаг в будущее» общие, 219.31kb.
- Положение о школьной конференции учебно-исследовательских работ обучающихся 1-11 классов, 140.62kb.
- Курс: Телефон (с кодом города): Факс (если есть): Почтовый адрес вуза: Почтовый адрес, 7.01kb.
- Программа для молодёжи и школьников «шаг в будущее», 263.02kb.
- Секретариат Государственного Собрания Курултая Республики Башкортостан Почтовый адрес:, 2679.85kb.
- Рекомендация на конференцию, 294.1kb.
- Доклада, 78.31kb.
Литература:
150 лет теории естественного отбора Чарльза Дарвина АСЛАНЯН Марлен Мкртичевич, доктор биологических наук, профессор кафедры генетики, заслуженный профессор МГУ им. М.В. Ломоносова В 2009 году научная и просвещенная часть человечества отметила 200 - летие Чарлза Дарвина и 150 - летие выхода в свет его основного научного труда «Происхождение видов путем естественного отбора». Эволюционная теория естественного отбора путем переживания наиболее приспособленных изменила представление о неизменности живых организмов. Молодой Дарвин увлекался охотой, рыбной ловлей, исходил пешком и верхом на лошади горы родного Уэльса, был страстным коллекционером жуков, собирал на побережье после отлива морские организмы. В 1831 году по окончании колледжа Христа в Кембридже профессор – ботаник Генсло порекомедовал Дарвина в качестве натуралиста в кругосветное плавание на корабле «Бигль». Пять лет путешествия по африканскому, американскому, австралийскому континентам и островам Атлантического и Тихого океанов сделали из дипломированного теолога выдающегося естествоиспытателя. «Дневник изысканий во время плаванья на «Бигле» Дарвин посвятил Ч. Лайелю – своему учителю и наставнику как признание роли удивительных «Основ геологии» в формировании его научного мировоззрения и становления естествоиспытателем. Из плаванья он привез горы материалов из самых различных областей науки. В путешествии он проявил себя как универсальный натуралист, его интересовали происхождение геологических структур местности, многообразие и разнообразие фауны и флоры, климатические условия, ископаемые останки, культура и быт аборигенов и т. д. Самое большое впечатление произвели на него Галапогосы – архипелаг затерянных в океане диких островов. Среди раскаленных скал бродили гигантские черепахи и чудовищные ящерицы, из моря вылезали морские львы, а по близости плескались любопытнее тюлени. Дарвин насчитал на островах 26 видов птиц. Половина из них были вьюрки, которые отличались друг от друга клювами, хвостами, оперением, даже своими повадками, хотя явно произошли когда-то от одного предка. В дневнике имеется запись: «зоология архипелага вполне заслуживает исследования, ибо такого рода факты подорвали бы неизменность видов». В Южной Америке он нашел ископаемые останки гигантских броненосцев и ленивцев и обратил внимание на сходство с современными видами этих животных, обитающих в тех же местах. Его поразила уникальность древней фауны Австралии: сумчатые и яйцекладущие млекопитающие, которых давно уже нет на других материках. Вскоре после возвращения из путешествия в Англию выяснилось, что Ч.Дарвин серьезно болен. Его донимали «слабость, быстрая утомляемость, головные боли, бессонница, обморочные ощущения и дурнота, хотя выглядел он крепким и сильным. Медики расходились в диагнозе. Через 126 лет благодаря точным, полным записям наблюдений великого натуралиста, кажется, медики поставили более точный диагноз. Дарвин описал напавших на него крупных черных клопов – бенчуков, встречающихся в пампасах. «Мы положили его на стол и стали рассматривать, - рассказывает ученый,- когда кто-нибудь протягивал палец, то смелое насекомое тотчас выпускало жало и бросалось сосать кровь, если ему это позволяли». Позднее было установлено, что бенчуки служат переносчиками опасной тропической болезни, вызываемой трипанозомами. Загадочные недуги, мучившие Дарвина, весьма похожи на симптомы болезни Чагаса. По возвращении домой осенью 1836 года, Дарвин занялся разборкой коллекций и обработкой дневника путешествий, Факты, подтверждающие изменчивость видов записывались в отдельную тетрадь вместе с возникающими у него мыслями. Лишь спустя три года он пришел к окончательному убеждению, что виды изменчивы и имеют общее происхождение. Обобщая опыт селекционеров, выводящих поразительные породы животных и сортов растений, он понял, что мощным формообразующим фактором является искусственный отбор, в основе которого лежат наследственная изменчивость признаков и целеустремленная воля человека-селекционера. В естественной природе существует огромное разнообразие признаков организмов (по Дарвину неопределенная изменчивость). Но, что является движущим, направляющим и балансирующим фактором? На этот вопрос ответа не было. В октябре 1838 года он случайно прочитал книгу Т. Мальтуса «О народонаселении», в которой констатировалось, что число людей на Земле возрастает в геометрической прогрессии, а животный и растительный мир обеспечить их пищей не успевает, развиваясь гораздо медленнее – в прогрессии арифметической, приводящей к жесточайшей борьбе всех против всех. Дарвина «сразу поразила мысль, что при таких условиях благоприятные изменения должны иметь тенденцию сохраняться, а неблагоприятные – уничтожаться. Результатом этого должно быть образование новых видов». Его заинтересовала идея о борьбе за существование, так как он наблюдал жесткое соперничество в мире животных и растений, где нерегулируемое размножение идет по геометрической прогрессии. Основной закон жизни любых индивидов одного или разных видов по возможности размножаться неограниченно и в этой конкурентной борьбе выживают наиболее приспособленные особи. Таким образом, простой механизм естественного отбора путем переживания наиболее приспособленных, снимал вопрос о стремлении живых организмов к какой - то цели. Целесообразность закрепления приспособительных изменений в следующем поколении определялась случайно потому, что естественный отбор по Дарвину действует «здесь и сейчас». По мнению Ф. Айала, известного генетика, и священника-доминиканца, - «Дарвин признал факты адаптации и затем предоставил естественное объяснение этих фактов. Одно из его величайших достижений заключается в том, что он ввел телеологические аспекты природы в сферу науки. Он заменил теологическую телеологию научной. Телеология природы могла теперь быть объяснена, как результат естественных законов, обнаруженных в естественных процессах, без обращения к внешнему Творцу или к спиритуалистическим или нематериальным силам. Дж.Хаксли отмечал, что очерк концепции Дарвина 1844 г. объемом 280 страниц охватил в принципе все разделы будущего « Происхождения видов», но он не спешил публиковать свои эволюционные взгляды, а передал рукопись друзьям- ученым ( Ч. Лайелю и Дж. Гукеру «Если бы Дарвин,- пишет Хаксли,- бросился публиковать в 1838 году свои выводы в краткой и обнаженной форме , это было бы мертворождением». Когда читаешь «Происхождение видов», понимаешь насколько продуманно, планомерно проанализирован собственный экспедиционный материал, сколько ученых подбирали по его просьбе материалы по ботанике, энтомологии, различным видам позвоночных и беспозвоночных животных, эмбриологии, геологии, палеонтологии, истории, этнографии и другим отраслям знаний. Не надо забывать, что Дарвин отчетливо понимал какую реакцию вызовет его теория естественного отбора в обществе, особенно, со стороны церкви. Ведь он, по образованию теолог, поставил под сомнение Божественное происхождение и изменяемость не только живых организмов, но и Человека. Анализ книги, написанной 150 лет назад, показывает, насколько она современна, насколько хорошо в нее встраиваются новейшие открытия, полученные в самых разных областях наук. Одну из последних глав книги Дарвин посвятил нерешенным проблемам и возражениям против его теории, среди которых упомянул отсутствие промежуточных форм, нечеткую характеристику «неопределенной изменчивости», «целесообразности приспособительных изменений» и другие недостатки. По мнению ведущих современных палеонтологов, «Кембрийский взрыв» явил на свет почти все многообразие нынешних типов многоклеточных. Это и были постепенные переходные формы, существование которых и предсказал Дарвин, сетовавший на неполноту геологической летописи. Инженер Ф. Дженкин выдвинул против теории Дарвина серьезное возражение. Возникшее случайно наследственное изменение является единичным и вероятность встречи двух особей с одинаковыми изменениями чрезвычайно мала, следовательно у потомков это изменение с каждым поколением будет разбавляться и исчезнет. В 20-ом веке генетика опровергла «кошмар Дженкина», доказав, что любая рецессивная мутация, даже летальная, раз возникнув будет сохраняться в популяции неограниченно долго, так как гетерозиготы оказываются жизнеспособными. В последующем было показано, если гетерозиготы оказываются более приспособленными, то в популяции возникает генетический полиморфизм, благоприятствующий процветанию вида. В середине двадцатого века на основе новейших представлений по систематике организмов, теории отбора и достижений генетики была сформулирована синтетическая теория эволюции (СТЭ), но она явилась лишь развитием и подтверждением теории естественного отбора Дарвина. В настоящее время назрел конфликт между классическими зоологами и молекулярными генетиками во взглядах на филогению и классификацию животных. Но к истинному пониманию эволюции животного царства можно прийти только объединенными усилиями. Эволюция бактериальных геномов дает новые еще более наглядные подтверждения справедливости дарвиновской триады: наследственность, изменчивость и естественный отбор. Поставленные Дарвином вопросы о проблемах скрещивания разных видов до сих пор представляют интерес для генетиков и цитологов. Под термином «борьба за существование» Дарвин понимал любые наследственные изменения благоприятствующие размножению и существованию вида. Это могут быть признаки защиты и нападения в борьбе с конкурентами; все виды взаимопомощи - внутривидовые и межвидовые (симбиоз) и многое другое. Если во времена Дарвина передача наследственных изменений представлялась лишь от родителей потомству, то сейчас известны примеры горизонтального переноса генетической информации. В книге «Происхождение человека и половой отбор Дарвин обосновывает происхождение человека от какого-то общего предка из семейства гоминид и конечно не может обойти вопрос «Вера в бога.- Религия». Он пишет: «Не существует доказательств, что человек был изначально одарен облагораживающей верой в существование всемогущего бога…. Многие из существовавших и существующих до сих пор рас не имеют понятия об одном или о многих богах и не имеют даже в своем языке слов для выражения такого понятия. Этот вопрос не имеет, конечно, ничего общего с великим вопросом, существует ли вообще творец и управитель вселенной, - вопрос на который отвечали утвердительно некоторые величайшие из когда- либо живших умов. Когда важнейшие свойства ума, воображение, удивление, любопытство вместе с некоторой долей рассуждающей способности достигли известной степени развития, … человек должен был придумать какое – ни будь объяснение для проявления жизни». Далее: «Религиозное чувство чрезвычайно сложное целое, состоящее из любви, полной покорности высшему и таинственному повелителю, из глубокого сознания зависимости, страха, уважения, благодарности, надежды на будущее и, может быть, еще из других элементов. Никакое существо не могло испытывать такого сложного чувства, пока оно не поднялось до довольно значительной высоты в умственном и нравственном развитии. Мы видим, впрочем, некоторое отдаленное приближение к этому духовному состоянию в горячей любви собаки к своему хозяину, соединенной с полной покорностью, некоторой боязнью и, может быть, еще с другими чувствами. Развитие биологии в ХХ веке базировалось целиком на эволюционном учении Дарвина и открытия и достижения генетики, молекулярно биологии зоологии, ботаники, антропологи, палеонтологии явились блестящим фактическим подтверждением теории естественного отбора. Т. Гексли убедительно показал, что анатомически гоминоиды почти не различаются с человеком. Эта разница ощутимо меньше, чем расхождение между высшими обезьянами и низшими приматами. По группам крови, структуре белков наблюдается практически полное сходство у человека и шимпанзе. Не менее поразительное сходство обнаруживается при анализе хромосомного набора человека и высших приматов. Тот факт, что в кариотипе человека 23 пары хромосом, а у человекообразных обезьян 24 подтверждает генеалогическую близость этих существ, потому что при слиянии двух акроцентрических хромосом уменьшается число хромосом при сохранении равного числа плеч хромосом. Современные данные по геномике показывают, что по не кодирующим последовательностям ДНК сходство человека и шимпанзе составляет 98,4 %, в то время как общность генов человека и птиц не более10%, а с другими высшими млекопитающими 30-40 %. Расшифровка генома человека, многих сотен геномов животных, растений , бактерий и вирусов показала существование более 1,5 миллионов однонуклеотидных полиморфизмов, прямую связь патогенных мутаций (включая делеции и транслокации) с моногенными наследственными дефектами. Для многих мультифакториальных болезней выявлены ассоциации мутаций в генах, связанных с высоким риском развития заболевания. Достижения геномики позволяют определять время расхождения близких видов от общего предка, а метод «штрих-кода» разрешает спорные вопросы систематики. эволюционной теории Дарвина. Литература:
О деревянных костях и лягушачьих лапках Нескородов Ярослав Борисович, младший научный сотрудник центра «Биоинженерия» РАН Грибова Татьяна Николаевна, кандидат биологических наук, научный сотрудник центра «Биоинженерия» РАН В объем одной небольшой статьи очень сложно вложить всю историю использования человеком древесины. Вероятно каждый, используя воображение, сможет привести сотни примеров. Тем не менее, было бы несправедливо не упомянуть о двух очень важных изобретениях, отсутствие которых не позволило бы человечеству быть тем, чем оно является сейчас. С того самого момента, когда наш далёкий мохнатый предок обнаружил, что выковыривать из земли коренья и ворошить трухлявые пни в поиске личинок гораздо удобнее не руками, а палкой, именно с этого мига удивительного озарения началось строительство фундамента человеческой цивилизации, который ещё многие тысячи лет будет деревянным. Долгое время лучшие умы зарождающегося человечества были заняты усовершенствованием палки-копалки. С целью повышения эффективности использования приобретённого инструмента были предложены такие революционные для своего времени технологии как обтёсывание одного из концов палки, что позволило превратить обычную ветку в пику, владение которой существенно повышало не только результативность добычи пищи, но и позволяло эффективно оборонять нажитое. Совершенно удивительным оказалось изобретение, суть которого состояла в умении прикрепить на один из концов палки острый камень (а впоследствии – железный наконечник). Подобное усовершенствование имеющегося инструмента давало такое превосходство своему владельцу, что практически без изменений данное орудие активно применялось в войнах начала прошлого века – например, Уральским казачьим войском, конечно, под другим названием и с небольшими модификациями, но копьё и в наши дни ни что иное, как палка с острым наконечником. Можно с уверенностью утверждать, что это самое долгоживущее изобретение, которое применяется, по самым скромным подсчётам, уже семь миллионов лет. Овладение огнём, позволило нашим предкам сделать свой быт более безопасным, и послужило началом формирования новой культуры, известной нам по найденным в пещерах многочисленным костям животных и многометровым отложениям золы. В качестве иллюстрации можно вспомнить расположенную в 50 км к юго-западу от Пекина стоянку эпохи раннего палеолита (в местечке Чжоукоудянь). Удивительно, но возраст современных городов исчисляется в лучшем случае несколькими тысячелетиями, а в расположенной там пещере Коцетанг люди жили почти непрерывно на протяжении более 200 тыс. лет. Интерес к древесине не угас и в наш век персональных ЭВМ и химического синтеза. Не смотря на всё возрастающее использование электронного документооборота, бумага остаётся основным носителем информации и, можно предположить, что будет им оставаться ещё долгое время. Существуют примеры и более экзотического использования древесины. Так, в 2009 году итальянские исследователи из института науки и технологии керамических материалов (ISTEC) сообщили о разработанном ими методе создании протезов костей, которые уже в 2010 году прошли успешные испытания на животных. Это важное, вне всякого сомнения, достижение, которое позволяет надеяться на маленькую революцию в хирургии, было бы не так заметно, если бы не материал, из которого авторы работы предлагают делать искусственные кости, являющийся прошедшем многоступенчатую обработку деревом. В последнее десятилетия можно наблюдать появление интереса к растениям вообще и к деревьям в частности не только как традиционному источнику сырья, но и как к объекту, который может оказаться удивительной естественной фабрикой для таких органических соединений, химический синтез которых имеющимися в настоящее время способами очень дорог и трудоёмок. К подобным соединениям относятся практически все белки медицинского назначения, которые необходимы для лечения и профилактики заболеваний у животных и человека. Можно с уверенностью утверждать, что интерес к подобному использованию растений будет в будущем только увеличиваться, так как растениям-биофабрикам для производства самых удивительных и дорогих веществ необходим только воздух, солнце и вода. К тому же, с точки зрения воздействия на окружающую среду подобные фабрики будут столь безопасны, сколь может быть безопасен обычный лес, за сохранение неприкосновенности которого, по совершенно справедливым причинам, уже сломано и будет сломано в будущем много копий. К сожалению, при большом количестве эпатажных акций, успех в борьбе за сохранение реликтовых лесов у защитников окружающей среды весьма скромный. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (Food and Agriculture Organization, FAO) суммарные потери в мире за первые 5 лет XXI века составили 7,3 млн. га леса ежегодно и прогнозируется увеличение потерь. Подобное положение дел связано не столько с демонической сущностью компаний, ведущих добычу леса как в Сибири, так и в экваториальных лесах Амазонки и Африки, сколько с высокой экономической важностью древесины в современном мире и отсутствием альтернативного источника подобного сырья. Тем не менее, такое набирающее обороты социальное явление, как «энвайронменталиизм», которое, по мнению Фримена Дайсона, профессора института перспективных исследований США, представляет собой современную всемирную светскую религию, основанную на заботе об окружающей среде и манифестом которой можно назвать недавно вышедший фильм «Аватар», вынуждает лесозаготовительные компании уделять всё больше и больше внимания существующей проблеме. Эффективным выходом из данной ситуации может быть получение и промышленное культивирование трансгенных деревьев, обладающих ценной для промышленности древесиной и быстрым, по сравнению с природными аналогами, ростом. Подобная технология существенно снизит нагрузку на окружающую среду, сделав вырубку лесов экономически невыгодным занятием, позволив выращивать, например, кедр, плантационным способом, засаживая уже безлесные земли. Идея создания в лаборатории растений с такими новыми признаками, которые получить методами классической селекции невозможно, ещё не так давно была смелой фантастикой, но сейчас это уже реальность и, в какой-то мере, рутина. Однако не стоит забывать, что это высокотехнологическая область производства, которая включает в себя большое количество достижений науки из разных областей. Удивительно, но название этому новому направлению научно-технической деятельности, так высоко востребованному сейчас, было предложено ещё в 1917 году. В тот год, когда Европа была ещё покрыта хлорными туманами Первой мировой войны, а Россия окончательно входила в эпоху великих социальных потрясений, венгерским инженером Карлом Эреки был придуман термин «биотехнология», которым он обозначал процесс крупномасштабного выращивания свиней с использованием в качестве корма сахарной свёклы. Предложенный термин «прижился» и в настоящее время он широко используется во всём мире. При этом спектр охвата и масштаб биотехнологических работ столь широк, что для удобства их классификации были введены цветные ярлыки, обозначающие то или иное направление исследований. Сейчас выделяют пять основных ветвей, каждой из которых присвоен свой цвет. Например, «красная» ветвь биотехнологии - это биофармацевтика и биомедицина, «белая» - это биоэнергетика, пищевая биотехнология, биохимия, биогеотехнология, «зелёная» - сельское хозяйство, лесная биотехнология, «серая» - это биоремедиация, «синяя» - морская биотехнология. Быстрорастущие деревья, о которых говорилось чуть выше, вне всякого сомнения, должны быть отнесены к лесной биотехнологии, но при этом они могут использоваться при биоремедиации почв и в пищевой биотехнологии, в биоэнергетике и биофармацевтике и т.п., что показывает большую условность в цветовом маркировании разработок. Можно с уверенностью сказать, что наш древний предок, впервые применивший ветку в своём быту, вряд ли задумывался над тем, что через многие века будет построен храм Хорю-дзи, представляющий собой самое крупное и древнее сооружение из дерева, дошедшее до наших дней. Вполне возможно, что в аналогичной ситуации находимся и мы. За прошедшие тридцать лет, с самого появления технологии генетического манипулирования, было получено более 100 сортов ценных сельскохозяйственных культур, обладающих такими признаками, как устойчивость к вредителям, засухе, гербицидам и т.п. Но это только начало пути. Несколько лет назад Юрий Лазебник, профессор Cold Spring Harbor Laboratory, опубликовал статью с названием «Может ли биолог починить радио?» (Сan a biologist fix a radio? - or, What i learned while studying apoptosis), в которой с тонким юмором показал основные подходы в познании живого современной наукой. Предлагаемая автором аллегория, в виде раскуроченного радиоприёмника с судорожно мигающей лампочкой в ворохе цветных проводов, над которым задумчиво склонились исследователи, замечательно отражает повседневную работу экспериментатора и вполне позволяет образно описать наш общий уровень знаний в вопросе создания искусственных генетических систем. На настоящий момент, если оставаться в рамках предложенного образа, мы научились извлекать из одного радиоприёмника некоторые детали и припаивать их к другому, меняя, тем самым, качество звука и уровень чувствительности антенны. До точной настройки на нужную нам радиоволну пока ещё далеко и собрать аналогичный приёмник мы ещё не сможем, но общая интенсивность исследований в данном направлении позволяет строить положительные прогнозы. Конечно, это достаточно грубое обобщение, но можно с уверенностью утверждать, что нам ещё только предстоит разобраться во всех хитросплетениях генных взаимодействия, что позволит в будущем получать растения с такими признаками, о которых на данном этапе невозможно даже предполагать, как не мог великий Луиджи Гальвани в 18 веке, исследуя «животное электричество» лягушачьей лапки, предполагать о тех достижениях в электронике, которые мы можем наблюдать сейчас. Трансгенные деревья Биотехнологии все увереннее входят в нашу жизнь, занимая в ней прочное место – уже никого не удивишь трансгенными микроорганизмами, используемыми для производства лекарств и вакцин, трансгенными сельскохозяйственными культурами, выращиваемыми на полях во многих странах мира, трансгенными животными, используемыми в научных целях. Идет множество споров как на бытовом, так и на самом высоком уровне с привлечением глав государств и правительств о пользе и вреде ГМО, но то, что от них уже не отказаться – понятно каждому. Мы часто слышим про выращивание генетически модифицированных (ГМ) сельскохозяйственных культур для использования в пищу человеком и\или на корм скоту, но помимо травянистых, есть еще и древесные растения. Биотехнология древесных культур является одной из самых молодых - срок исследований, связанных с трансгенными деревьями начинается со времен первой успешной трансформации тополя в 1987 году (Fillatti et al. 1987) и развивается в трех основных направлениях: 1) коммерческая биотехнология (направлена на повышение устойчивости к патогенам, пестицидам и другим стрессовым факторам, улучшение качества древесины и фиторемедиация); 2) физиология древесных культур (манипуляции с содержанием лигнина, гормональный статус, метаболизм серы и азота, а также физиология цветения); 3) биобезопасность (стабильность трансгенных растений, их стерильность и риски, связанные с выходом в открытую среду). Коммерческая биотехнология. Число видов, для которых уже разработаны методики трансформации, по данным 2009 года в Европе, США и Китае составило более 15 (в том числе тополь, сосна, яблоня, эвкалипт, олива и др.) [Source EU: Federal Office of Consumer Protection and Food Safety (BVL)+ ссылка скрыта]. Первое место по частоте встраивания занимают гены, кодирующие устойчивость к гербицидам (более 30% от общего числа трансформационных событий), далее идут гены, ответственные за устойчивость к некоторым вирусным и бактериальным инфекциям, а также к насекомым. Следует отметить, что наибольший коммерческий интерес связан с видами, характеризующимися твердой древесиной (эвкалипт, тополь, сосна, яблоня и др.). Именно их модифицируют по химическому составу древесины с целью уменьшения содержания в ней лигнина (что особенно важно для целлюлозно-бумажной промышленности в связи с возможностью снижения загрязнения окружающей среды при переработке и очистке от лигнина) и увеличения доли целлюлозы. Кроме того, идут исследования направленные на повышение уровня накопления биомассы, следовательно, ускорение роста деревьев. Огромный потенциал использования трансгенных деревьев в других областях, например, для фиторемедиации (восстановление почв с помощью растений) и в фитохимии. Перспективы использования деревьев для фиторемедиации достаточно интересны, поскольку ГМ деревья: 1) имеют несколько механизмов защиты от тяжелых металлов (хелатирование, связывание с субстратами, исключение из метаболизма) – например, сверхэкспрессия бактериального фермента ртуть-редуктазы у геноме желтого тополя (Liriodendron tulipifera) позволяет выращивать его на сильно загрязненных ртутью почвах, при котором происходит накопление ртути в растениях с возможностью ее извлечения уже из древесины; 2) существуют различия между видами по их восприимчивости к гербицидам и способности древесных растений дезактивировать пестициды; 3) способны устранять различные загрязнители из почв и\или воды. К преимуществам древесных культур над травянистыми растениями для целей фиторемидиации можно отнести относительно большую биомассу и длительный срок использования в течение жизненного цикла. Физиология ГМ деревьев Трансгенные деревья являются крайне необходимыми для понимания процессов формирования древесины, транспорта веществ по проводящим системам, цикличности роста у древесных. Например, на ГМ тополе изучали процессы регуляции обмена серы, метаболизм азота, накоплении вторичных метаболитов (было продемонстрировано снижение количества флавоноидов у ГМ грецкого ореха). Сверхэкспрессия гена GA 20-оксидазы у гибридов Populus tremula × P. tremuloides приводило к ускорению роста стеблей, побегов и накоплению биомассы, при этом отмечалось негативное влияние на корневую систему) в связи с чем был сделан вывод о возможности ускорения роста деревьев за счет манипуляций с гормонами (Eriksson et al. 2000). Сокращение сроков цветения (гены LEAFY и APETALA1 вызывали цветение у цитруса в первый же год, Peña et al. 2001), либо получение стерильных ГМ растений (что избавило бы от проблем с выпуском в открытую среду) – все это возможно при глубоком и детальном изучении процессов цветения. Биобезопасность. Совершенно ясно, что при массовом выращивании ГМ лесов уровень опасности для здоровья человека и пищевой безопасности достаточно низкий. Положительным примером использования ГМ растений служит пример фиторемедиации, однако несмотря на увеличение знаний о физиологии цветения древесных, вопрос об опасности вертикального и горизонтального переноса трансгенов к диким представителям вида, рода, семейства, риски связанные с взаимодействием корневая система-почва - остается открытым. Таким образом, необходимо четко понимать ответственность за сохранение естественных лесов и естественных экосистем, поскольку перенос пыльцы ГМ деревьев ветром на огромные расстояния весьма вероятная причина беспокойства ученых-экологов. Одним из путей решения данной проблемы может быть создание стерильных растений. Симпозиум 3. Математика и информационные технологии |