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

Чтобы остановить каштановую болезнь, Пауэлл и Мейнард должны были пресечь распространение грибка в древесине. По мере разрастания язв в толще дерева распространяется перистая грибница, которая вырабатывает токсичное соединение – щавелевую кислоту. Кислота прожигает ходы через клетки растения, чтобы создать полости для дальнейшего распространения грибка. Пауэлл и Мейнард решили, что если как-то нейтрализовать кислоту, грибок не сможет разрастаться и дерево не погибнет.

Каштаны – не единственные растения, которым приходится иметь дело с кислотообразующим грибком. Такой же опасности подвергаются самые разные растения – от арахиса, бананов и земляники до мхов, трав и даже других грибов. У многих из них в ходе эволюции появились механизмы для борьбы с инфекцией. Пауэлл и Мейнард начали с того, что изучили, как другие растения противостоят кислотообразующим грибкам. Они перенесли несколько генов, нейтрализующих грибок, в геномы американского каштана и обнаружили, что один такой ген – ген пшеницы, вырабатывающий фермент оксалат-оксидазу, – особенно хорошо обеспечивает устойчивость к грибку у каштановых деревьев. Оксалат-оксидаза разлагает щавелевую кислоту и нормализует кислотно-щелочной баланс растительных тканей. Поскольку грибок при этом не погибает, данный метод еще и избавляет его от эволюционной необходимости найти способ выйти из-под контроля. То есть грибок может сосуществовать с американским каштаном так же, как и с китайским и японским. У этого трансгенного организма есть и другое симпатичное качество. Поскольку ген устойчивости взят у пшеницы – распространенного съедобного растения – и фермент оксалат-оксидаза, который он вырабатывает, вырабатывается и у многих других растений, важных для сельского хозяйства, мы его постоянно едим в больших количествах. И если кому-то захочется побаловать себя жареными американскими каштанами (а лично я собираюсь это сделать при первой же возможности), доля оксалат-оксидазы в его рационе едва ли изменится.

Общее обследование трансгенного американского каштана, которое проделали ученые, позволило выявить и другой отрадный факт: устойчивыми к грибку оказались даже деревья, унаследовавшие только одну копию гена оксалат-оксидазы. А поскольку деревья могут обойтись только одной копией трансгенной ДНК, трансгенные деревья можно скрещивать с дикорастущими – как целенаправленно, в лаборатории, так и в естественных условиях, и тогда устойчивость к грибку унаследует целая половина их потомства. А все генетическое разнообразие, сохранившееся у зомби-деревьев и у экспатов, легко передастся трансгенной популяции. И все разнообразие функционально вымершего американского каштана будет воссоздано без разбавления генома – за исключением добавления одного-единственного крошечного гена, эволюционировавшего у пшеницы.

Процесс официального одобрения американского каштана, устойчивого к грибковой инфекции, оказался непростым. Поскольку это первый трансгенный организм, нуждающийся в разрешении выпускать его в естественную среду, а не использовать на ферме или в качестве лекарства, регуляторных прецедентов на этот случай нет. Деревья трансгенны, а это означает, что Служба контроля здоровья животных и растений при Министерстве сельского хозяйства США имеет возможность классифицировать их как потенциальный сорняк. На самом деле вообще вся работа, в том числе создание экспериментальных посадок в контролируемой среде (ветви с цветами и плодами обертывали пластиковыми пакетами, чтобы не выпустить трансгенные клетки за пределы экспериментальных полей), проводилась в соответствии со специальными разрешениями министерства сельского хозяйства. Но ввести особые правила для этих деревьев, вероятно, захочет и Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами, поскольку и люди, и домашние животные почти наверняка будут есть их плоды, а задача Управления – обеспечивать безопасность нашей пищи. Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами предпочло не брать на себя главную роль в официальном одобрении каштанов, устойчивых к грибку, однако оно проверяет все документы и экспериментальные данные, предоставленные исследователями. Регулировать распространение американских каштанов, устойчивых к грибку, имеет право и Агентство по охране окружающей среды – по федеральному закону об инсектицидах, фунгицидах и родентицидах, так как добавка оксалат-оксидазы квалифицируется как «инкорпорированный протектант растений». А поскольку ареал произрастания американского каштана распространяется почти на весь восток континента, трансгенные каштаны должны получить одобрение и канадских регуляторов; правда, Пауэлл рассчитывает, что опыт получения одобрения в США поможет ему ускорить этот процесс.