http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=838099ab-8fc8-4de3-9d2e-f87ad65c7513&print=1© 2024 Российская академия наук
Междисциплинарный семинар «Биология развития», посвященный 120-летию со дня рождения выдающегося российского генетика Владимира Владимировича Сахарова, проведен в четверг 14 апреля в Институте биологии развития РАН.
С докладом «Генетические технологии в селекции» выступил директор Института общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН Александр Кудрявцев.
Смысловая составляющая семинара состояла из нескольких отдельных блоков – современные технологии в селекции, учение о научной селекции Николая Ивановича Вавилова, успехи научной селекции в XX веке, абсурдность отношения человечества к ГМО.
Присутствовавшие на семинаре академики высказали дружное органическое непонимание абсурдного страха перед ГМО. В чем может состоять опасность сахара из ГМО-свеклы? Сахар он и есть сахар, не слишком сложное химическое вещество. Не выдерживают критики и известные доводы о том, что новые несуществующие в природе организмы разбегутся за пределы поля.
Продукция товарных гибридов, полезная для человека, сама по себе нежизнеспособна. Используемые для их получения растения с цитоплазматической мужской стерильностью никуда разбежаться не могут.
Сахарная свекла не имеет аналогов в дикой природе и опасна только для вредителей, у насекомых от нее жвалы склеиваются. Сельскохозяйственные формы имеют такие полезные для человека признаки, с которыми невозможна борьба за существование в дикой природе – крупнозерный рис, неосыпающийся колос пшеницы. Одно из направлений селекции в том и состоит, чтобы нокаутировать какой-то ген, повышающий жизнеспособность растения в дикой природе и снижающий урожайность в культуре.
В сельском хозяйстве идет такая бомбардировка гербицидами, что генная инженерия — это цветочки.
Вред ГМО для человека преувеличен, люди сами ГМО, и потому в полной гармонии с тем, что едят.
Кстати, о еде. Ее в мире не хватает несмотря на все успехи селекции и сельскохозяйственных технологий. Двести миллионов человек недоедают, сорок миллионов голодают.
В середине прошлого века произошла зеленая революция, введение в культуру генов короткостебельности пшеницы резко повысили сборы урожая, растения стали неполегающими. В прошлом собирали три центнера с гектара, сейчас — тридцать с рекордами до ста и даже до двухсот. Это уже предел, нужны новые селекционные достижения. В то же время посевные площади быстро сокращаются во всех странах мира.
Автор зеленой революции Норман Эрнест Борлоуг, лауреат Нобелевской премии мира 1970 года, сказал: «В XXI веке предстоит вторая зеленая революция. Без этого не удастся обеспечить человеческое существование всем, кто приходит в этот мир».
Александр Кудрявцев процитировал отца зеленой революции и затем заявил, что второй зеленой революции до сих пор не произошло.
Удивительно, но академики генетикой здорового человека не занимаются, и политических причин того, что они считают абсурдным, не знают. Или не хотят о них говорить. Академики всегда обладали обостренным инстинктом самосохранения и мощными способностями борьбы за существование в дикой природе человека.
Основной частью семинара стало обсуждение новых технологий для селекции.
Ученый-генетик Александр Кудрявцев рассказал о маркер-опосредованной и геномной селекции. Это такие современные технологии. Отбор нужных признаков и индивидуумов ведется не по фенотипу организма, а непосредственно по генотипу.
Технологии позволяют быстро идентифицировать высокие показатели продуктивности и не ждать, пока тёлочка подрастет и начнет давать молоко, чтобы определить ее селекционные показатели.
Селекционер опирается не на морфологические признаки, но на данные, полученные при анализе генетических маркеров. Такой отбор особенно эффективен при работе с признаками, контролируемыми генами с неполной пенетрантностью.
В рамках новых технологий применяются не фенотипические маркеры сигнальных генов, а непосредственно соответствующие последовательности ДНК в геноме селекционируемого объекта.
Для поиска нужных последовательностей создаются и используются ДНК-микрочипы. Кудрявцев не объяснил, что это такое, каждый участник семинара обязан это знать без пояснений. Лично я не знаю, но по счастью, у нас есть Википедия.
ДНК-микрочип, (англ. DNA microarray) представляет собой множество небольших одноцепочечных молекул – ДНК-зондов, которые ковалентно пришиты к твердому основанию. Каждый такой зонд имеет строго определенную последовательность нуклеотидов и место на микрочипе. Одинаковые зонды располагаются вместе, образуя сайт микрочипа. Между сайтом и последовательностью ДНК зонда есть взаимно-однозначное соответствие.
На современных микрочипах можно полностью расположить целый геном, каждый известный ген которого будет являться зондом.
Частная генетика и геномика сельскохозяйственных растений и животных на основе новых технологий включает пять достижений.
Становится ясно как устроен геном растений и животных (структурная геномика).
Приходит понимание того, как генетическая информация реализуется в признак (функциональная геномика).
Ресиквенс геномов помогает лучше понять связь полиморфизма на нуклеотидном уровне с проявлением того или иного признака.
Изучение генетического разнообразия методами молекулярной генетики позволяет целенаправленно искать необходимые для селекционных программ аллели генов.
У растений удается выяснить, какие соматические мутации определяют уникальные характеристики клонов.
Проясняется роль мобильных элементов и геномных перестроек(CNVs-like) в формировали хозяйственно-ценных признаков.
В то же время Александр Кудрявцев уделил особое внимание научной селекции, которая в значительной степени благодаря вкладу Николая Ивановича Вавилова пришла на смену традиционной народной селекции.
В работе 1934 года «Селекция как наука» Вавилов сформулировал составляющие научной селекции:
Учение об исходном сортовом, видовом и родовом потенциале;
Учение о наследственной изменчивости;
Учение о роли среды в выявлении сортовых признаков;
Теория гибридизации как в пределах близких форм, так и отдаленных видов (Теория селекционного процесса);
Учение об основных направлениях в селекционной работе;
Частная селекция – учение о селекции отдельных растений.
Эти учения генетики были восприняты селекционерами и применены ими на практике.
Вавилов был человеком фанатичной работоспособности, выдающимся ученым как в практическом, так и в теоретическим направлении, организатором науки. Он создал Академию сельскохозяйственных наук, Всесоюзный институт растениеводства, сеть селекционных станций в каждой климатической зоне огромной страны, лично собрал коллекцию культурных растений и сохранившихся в природе их диких предков. Достижениями Вавилова является теория центров происхождения и очагов распространения культурных растений, также своеобразный аналог таблицы Менделеева для растений, закон гомологических рядов наследственной изменчивости и на основе его два разных понимания биологического вида – неизменные линнеоны и многообразные жорданоны.
Начал свой доклад Кудрявцев с провала 1990-х. Теплицы были сломаны. Я хорошо помню то время и в каком состоянии был тогда институт. Здание не отапливалось и вода была только в одном резиновом шланге. На работу ходили одни энтузиасты.
Мне было с чем сравнивать, в том же здании на Профсоюзной, 7 прежде располагался Институт биофизики АН СССР, куда я в 1963 году впервые вышел на работу в должности старшего препаратора с окладом 60 рублей. Жизнь кипела, и даже работал киоск «Академкниги».
К настоящему времени от мощного ныне издательства остался один магазин с худосочным потоком гуманитарной литературы. Генетикой тут и не пахнет.
Сами генетики морально готовы к повторению провала 1990-х. Промышленный локдаун показал, насколько Россия, ее наука и особенно образование зависимы от Запада. Нет даже пробирок для большого практикума по генетике, Россия их не производит.
Академики изображают оптимизм, однако фундаментальная схема генетики, на которой базируются подходы современной науки, она ведь тоже англосаксонская. Много интегрированного маркетинга коммуникаций с потоком новых слов для подавления конкурентов, а реальных достижений, в общем, немного.
В моем понимании наступило время для импортозамещения сознания, и прежде всего в науке. Относительно западной научной базы Россия находится на задворках, но если эту базу перевернуть с головы обратно на ноги, Россия окажется ведущей страной мира.
Александр Кудрявцев очень правильно напомнил о научной селекции Вавилова. Вавилов был не один, в его время работало целое созвездие ученых и практиков селекции. В памяти осталась одна зеленая революция, потому что автор из США, а достижение, в общем, частное.
Отечественная селекция имела мощную системную базу с племенными книгами, районированием пород и сортов, двухступенчатой системой воспроизводства через обособленные племенные и семеноводческие хозяйства.
Об этом рассказывает в своих лекциях профессор кафедры генетики Марлен Асланян.
Селекция не может быть основана исключительно на инженерии и редактировании, это лишь факультативные элементы селекционного промесса. По сути, селекция в России всегда была и остается технологично спрессованным макроэволюционным циклом. Это обязательное условие. А способов получения первичного материала для селекции много. Например, обработки меристем тимусной ДНК и сомаклональная изменчивость in vitro.
Всё это предстоит возрождать. База сохранилась, и специалисты в России, как ни странно, обладают тенденцией к самоорганизованному воспроизводству, такие они у нас дикорастущие самородки. Парадоксально, но сохранились даже настоящие экологи.
Атаки на генетику продолжаются, и это неудивительно, если светоч всех наук теперь ВШЭ и сельским хозяйством руководят непрофильные экономисты.
В разной форме атаки на генетику шли всегда по всему миру. Институт общей генетики многие годы был под властью Трофима Лысенко, затем — Николая Дубинина. Они не имеют номинальной связи, но по сути, вместо развития генетики одинаково происходило ее подавление.
Нынешнему директору Кудрявцеву досталось тяжелое наследство.
Стены Института биологии развития помнят великие имена интегратора науки Бориса Львовича Астаурова и крупнейшего в мире селекционера шелкопряда Владимира Александровича Струнникова. Предшественник ИБР, Институт экспериментальной биологии возглавлял оригинатор новых и прогрессивных научных направлений Николай Константинович Кольцов, учитель крупнейшего генетика-эволюциониста Николая Владимировича Тимофеева-Ресовского. Серия портретов в актовом зале ИБР, где проходил семинар, составляет историю нашей великой науки.