Сегодня на вооружении у биотехнологии новейшие
методы науки - и среди
них генная инженерия. В стране успешно используют этот метод на
микроорганизмах. С помощью ферментов можно "разрезать" молекулы ДНК в
строго определенных местах и перенести в новый микроорганизм, а
благодаря другим ферментам - "сшить" их в единое целое. Таким образом
удается переносить индивидуальные гены из одного организма в другой.
Этот метод позволяет создавать клетки, производящие свойственные им
продукты, но в значительно большем количестве.
Цель генной инженерии - создание в будущем высокоурожайных растений,
устойчивых к неблагоприятным факторам окружающей среды, к болезням и
насекомым. Например, было бы замечательно гены устойчивости, которые
есть у сохранившихся дикорастущих растений, ввести в современные
сельскохозяйственные сорта, особенно интенсивного типа. Уже есть первые
успехи - удалось передать гены устойчивости к ржавчине от дикой пшеницы
к обычной. В некоторых случаях были перенесены целые наборы генов путем
добавления генома к уже имеющемуся геному растения. Вновь возникшие
растения называются синтетическими амфиплоидами. Наглядным примером
такого амфиплоида может служить новая искусственная культура - тритикале. Тритикале - межвидовой
гибрид, полученный от скрещивания
одного из диких сородичей пшеницы с обычной рожью. В подобной
уникальной генетической комбинации сочетаются зимостойкость ржи и
важные свойства пшеницы
высокое содержание белка, аминокислот.
Очевидно, что в ближайшем будущем богатейший генофонд диких растений и
староместных сортов будут более целенаправленно использоваться для
улучшения сельскохозяйственных растений, и описанные выше межвидовые и
межродовые гибриды открывают новую страницу в эволюции культурных
растений.
При использовании классического метода генетики и селекции -
гибридизации часто возникает барьер несовместимости, особенно часто это
случается при скрещивании ценных диких видов с их современными
культурными формами. И здесь методы культуры клеток и тканей, о которых
мы рассказывали ранее, открывают новые нетрадиционные способы получения
хозяйственно-цепных форм сельскохозяйственных растений.
Для этого можно использовать гибридизацию неполовых (соматических)
клеток растения. Представим, что клетку из листа пшеницы или кукурузы,
а точнее изолированный протопласт ("голую" клетку без оболочки), можно
слить с протопластом бобового растения, зараженного азотфиксирующими
бактериями. Таким образом, в клетку растения одного вида вносится
цитоплазма другого вида или рода. И если вырастить из такой гибридной
клетки целое злаковое растение, то оно будет усваивать атмосферный
азот, давать большие урожаи и почти не нуждаться в азотных удобрениях.
Гибридизацию соматических клеток методом слияния изолированных
протопластов, введение в клетку одного вида цитоплазмы другого вида или
даже рода с помощью слияния протопласта с цитопластом (протопласт, но
уже без ядра), перенос из одной клетки в другую хромосом, введение в
клетку чужих органелл - все эти приемы обобщенно называются клеточной
инженерией, а в области культуры клеток растений они уже доступны
ученым. Благодаря этим методам в растительных клетках можно создать
необычный набор генов. Если будут познаны к тому же и условия
выращивания целых растений из таких клеток, то человек сможет создавать
необычные растения, представить которые, наверно, не поможет и самое
богатое воображение.
Ныне ученые обеспокоены количеством химических соединений, используемых
на полях при выращивании сельскохозяйственных растений. Бесспорно,
современным сортам интенсивного типа нужны большие дозы минеральных
удобрений и особенно гербицидов для борьбы с сорняками. А нельзя ли
использовать растения против растений?
Еще древнегреческий философ Теофраст в своих ботанических трудах
приводил примеры губительного влияния лебеды на люцерну, а Плиний
Старший (I в. н. э.) детально описывал случаи гибели винограда от
близкого соседства лавра. Великий поэт и ботаник И. Гете часто
задумывался о причинах таинственного влияния друг на друга даже
разделенных значительным расстоянием растений. Богатый и многовековой
аграрный опыт русского народа включает такой немаловажный фактор, как
взаимовлияние растений. "Лен с ярью не ладит", - гласит народная
пословица, то есть освободившееся ото льна поле не подходит для яровых
зерновых растений.
Материалы по изучению взаимодействия растений, в результате которого
образуются и выделяются в окружающую среду различные химические
соединения, объединены в новый раздел биологии - аллелопатию (от
греческого "аллелон" - взаимно и "патос" - страдание).
Этот феномен когда-нибудь приведет к созданию путем селекции или генной
инженерии ценных растений, обладающих собственным механизмом борьбы с
сорняками.
Интересные и важные исследования проводились в Киеве под руководством
академика АН УССР А. М. Гродзинского по изучению механизма выделения
корнями фитотоксинов - химических соединений и естественных гербицидов
растения.
Таинственной способностью тормозить рост наиболее опасных и стойких
сорняков обладает подсолнечник. Экстракты, полученные из подсолнечника,
на 50-75 процентов сдерживали рост дурмана, щавеля, диной горчицы,
белой лебеды. Замедляя рост одних сорняков, экстракт подсолнечника
стимулирует прорастание семян
других. Следовательно, синтезировав
подобные химические препараты, можно ими пробудить семена сорняков в
почве перед наступлением зимы и таким образом их уничтожить.
Не все еще изучено, доказано и понятно в мире растений. Но постепенно
они раскрывают свои тайны
под бурным натиском современной пауки. "Наука
не является законченной книгой. Каждый важный успех приносит новые
вопросы. Всякое развитие обнаруживает со временем новые и более
глубокие трудности", - писал Альберт Эйнштейн.
Сейчас мы входим в эру генетики, которая, возможно, не имеет в
обозримом прошлом равнозначных событий. Трудно найти область
биологических наук, которых не коснулась бы генетика. Это похоже на
революцию в эпоху неолита, когда наши предки научились приручать
животных, обрабатывать землю и собирать урожаи окультуренных растений.
Мы теперь сможем создавать растения, склонные к более активному
фотосинтезу, и растения, обеспечивающие сами себя азотными удобрениями
благодаря способности усваивать азот воздуха, и растения, которые
смогут больше синтезировать высококачественный белок, незаменимые
аминокислоты, крахмал и другие жизненно важные соединения.
И, безусловно, нас ждут новые вопросы, новые тайны.