Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу

Хотя великолепные рощи американских каштанов исчезли из лесов на востоке США к середине XX века, сейчас, по прошествии 70 лет, отдельные деревья еще не окончательно мертвы. Под землей, куда грибок не проникает, сохранились корневые системы, из которых время от времени вырастают тоненькие деревца, – но эти деревца живут совсем недолго и обычно сразу, не успев даже зацвести, становятся жертвой болезни. Небольшие скопления американских каштанов есть и в некоторых уединенных местах на Среднем Западе и северо-западе США, где их посадили в XIX и начале XX века переселенцы. Крупнейшее на сегодня скопление американских каштанов – почти столетняя роща в Висконсине, близ города Уэст-Салем, – тоже заражено грибком, и первые признаки болезни появились там еще в 1987 году. Если говорить о заполнении экологической ниши, американский каштан как вид исчез. Но зомби-побеги и деревья-экспаты обеспечивают ученым именно то, о чем мечтает всякий, кто хочет воссоздавать вымершие виды: живые клетки.

Попытки заполнить опустевшую нишу американских каштанов в восточных лесах начались еще в двадцатые годы прошлого века. Когда привозные китайские каштаны, устойчивые к грибку, не выжили в американском климате, растениеводы попробовали создать гибрид этих деревьев и еще сохранившихся американских каштанов – это стандартный прием растительных биотехнологий. Они надеялись, что скрещивание американского и китайского каштана даст потомство, одновременно устойчивое к грибку и конкурентоспособное в американских лесах. Получившийся гибрид и правда унаследовал устойчивость к грибковой инфекции, но росли эти деревья плохо – должно быть, потому, что столь большая часть их генома сложилась в ходе эволюции совсем в других условиях. В 1983 году был основан Фонд американских каштанов, что подхлестнуло поиски лечения от инфекции, которые тянулись уже десятки лет. Фонд был создан как платформа для сотрудничества энтузиастов охраны природы и ученых, из которых многие работали в Колледже наук об окружающей среде и лесничества при Университете штата Нью-Йорк. Прежде всего они предприняли попытку улучшить гибридные деревья, повысив в их геномах долю ДНК американского каштана. Ученые из Фонда запустили рассчитанную на тридцать с лишним лет программу обратного скрещивания, в рамках которой скрещивали устойчивые к грибку гибриды с чистосортными американскими каштанами. С каждым поколением доля ДНК американского каштана в геноме каждого дерева повышалась. Сегодня, через три поколения, получены деревья, которые на 85 % американские каштаны и на 15 % китайские. Однако и устойчивость к грибку у них не такая надежная, как у деревьев, у которых больше ДНК китайского каштана, а это наводит на мысль, что ее обеспечивает не один какой-то ген, а совокупность генов, действующих согласованно. При всем своем несовершенстве эти деревья способствуют возвращению американского каштана. Сегодня под эгидой Фонда высажено уже 40 восстановительных рощ по всему изначальному ареалу произрастания американского каштана.

Гибридные деревья Фонда американского каштана – это хорошая, но не идеальная замена чистосортных американских каштанов. Беда в том, что гибридизация – метод медленный и неточный. Трудно контролировать, какие именно части генома наследуются, а успех каждого поколения невозможно оценить, пока дерево не достигнет достаточной зрелости, чтобы у него проявились симптомы грибковой инфекции. Направлять селекцию способна геномика, однако для этого нужно, чтобы растениеводы точно знали, какой именно участок генома обеспечивает черту устойчивости к грибку, – но как раз этого они и не знают. Естественно, если бы было известно, какие гены стоят за устойчивостью, никому не потребовалось бы возиться с гибридизацией и селекцией, из-за которых столько путаницы с геномами. Можно было бы сразу обратиться к генной инженерии. Чем, собственно, и занимаются еще с 1990 года Уильям Пауэлл и Чарльз Мейнард.

В сотрудничестве с Фондом американского каштана и необычайно разнообразной группой специалистов и энтузиастов Билл Пауэлл и Чак Мейнард, профессора из Колледжа наук об окружающей среде и лесничества Университета Сиракьюс в штате Нью-Йорк, разработали технологическое и биологическое ноу-хау для создания трансгенного американского каштана, устойчивого к грибковой инфекции, – а потом взяли да и создали такое дерево. Их трансгенный американский каштан сейчас проходит проверку Агентства по охране окружающей среды США перед тем, как его начнут высаживать в естественных условиях. Если его одобрят, это будет первое генно-инженерное растение, разработанное и применяемое для восстановления лесов.