Генетики пытаются разгадать тайну хвойных лесов, чтобы наладить производство идеальных рождественских елей.
Свою зеленую красавицу Пер Ингварссон уже приобрел. В этом году — впрочем, как и в прошлом и в позапрошлом, — это изящная пихта. Однако на этот раз генетик и растениевод из университета города Умео принес домой не просто дерево, а объект исследований: он задался целью расшифровать наследственный материал рождественской ели.
Один фонд выделил Ингварссону и его команде на секвенирование генома пихты обыкновенной около 7 млн евро. Результатом труда должна явиться первая в мире расшифровка ДНК хвойного растения. На сегодняшний день известна всего одна полная цепочка ДНК древесного мира: такой чести удостоился бальзамический тополь.
"Браться за деревья хвойных пород пока не решался никто из-за гигантских размеров их геномов", — поясняет Ингварссон. Несмотря на то, что ДНК хвойных деревьев состоят всего из 12 хромосом, они несут в себе почти в 7 раз больше наследственной информации, чем 46 хромосом человека. Секвенирование столь крупных геномов становится в принципе возможным лишь благодаря новым высокоскоростным дешифраторам.
Где-то там, в огромном ворохе данных, предполагает Ингварссон, сокрыты причины эволюционного успеха хвойных пород: кониферы — одни из древнейших растений на Земле, произрастающие на обширных пространствах сегодняшней Европы и Северной Америки не менее 300 млн лет. Похоже, как климатические колебания, так и природные катастрофы, им нипочем.
"Очевидно, хвойные породы с самого начала обладали очень неплохим генетическим багажом", — уверен ученый. Ответ на вопрос, почему кониферы столь успешно подстраиваются к изменениям окружающей среды, может заключаться в необычайно крупных геномах. "Вероятно, их ДНК содержат большое количество копий одних и тех же генов, чем и обусловлена хорошая приспособляемость", — рассуждает Ингварссон.
Ученые также надеются узнать, как хвойные породы справляются с нынешним потеплением. "Не исключено, что сейчас климат впервые в истории Земли меняется настолько быстро, что деревья с обычной генетической программой не успеют адекватно среагировать на происходящее", — опасается Маттиас Фладунг, ботаник из Института лесной генетики в городке Гроссхансдорф, что в федеральной земле Шлезвиг-Гольштейн. Если понять, какие генетические маркеры обеспечивают наилучшую приспособляемость к климатическим изменениям, можно производить целенаправленный отбор деревьев, обладающих данной характеристикой.
Именно к этому и стремятся сегодня генетики: они надеются, что с помощью молекулярно-биологических исследований им удастся предсказывать индивидуальные свойства будущих рождественских красавиц еще до высадки саженцев в грунт. "Ели и пихты достигают возраста в сто лет и даже намного больше. Обычные методы селекции исключаются, так как требуют слишком много времени, — объясняет Райнер Финкельдей, специалист по лесоведению из Геттингенского университета. — Но если такие свойства, как прямизна ствола, можно будет выявлять у саженцев при помощи генетических исследований, это станет необычайно практичным решением".
Финкельдей изучает наследственный материал хвойных пород, чтобы разгадать стратегии выживания, используемые ими. Ученый собирает хвою сосен, произрастающих на Украине и переживших чернобыльскую аварию. "Некоторые деревья перенесли радиоактивное облучение лучше других, — комментирует он. — Мы хотим выяснить, чем это обусловлено".
В Копенгагене исследователи уже ищут гены, присущие идеальной рождественской ели. Датчане — чемпионы мира по экспорту зеленых красавиц. Почти 10 млн елок ежегодно покидают датское королевство и попадают в соседние страны — прежде всего, это деревья марки Nordmann, весьма популярные, в частности, и в Германии.
Неудивительно, что в Копенгагенском университете была создана собственная рабочая группа, которой поручили вплотную заняться главным деревом декабря. В лаборатории Йенса Ивера Финдапри в музее естествознания в жидком азоте своего часа дожидается целая армада елочных клонов. Биолог рассчитывает, что сможет предсказывать, из каких саженцев выйдут наилучшие рождественские ели. "Важнее всего здесь красивая форма, — говорит ученый, — но плюс к тому деревья должны хорошо переносить морозы и как можно меньше осыпаться".
Всего из 15% обычных саженцев на рождественских плантациях Дании вырастают роскошные красавицы. При помощи своего метода целенаправленного предварительного отбора Финд надеется довести этот показатель до 60%. Уже проходят первые испытания клонированных саженцев в полевых условиях, в будущем году Финд собирается высадить еще 15 тыс. маленьких елочек.
При помощи тех же генетических исследований датские ученые хотят отбирать деревья, хвоя которых отличается большей влажностью. Это позволило бы целенаправленно выращивать такие саженцы и продавать их как трудновоспламеняющиеся рождественские ели.
Недавние планы британских студентов создать светящуюся елочку в этом контексте кажутся пустым баловством: молодые исследователи хотели внедрить в геном дерева ген, отвечающий за выработку люциферазы — энзима светляков.
Впрочем, непосредственное вмешательство в наследственный материал елей датские эксперты по древоводству считают маловероятным. "Какое-то время мы экспериментировали с генномодифицированными рождественскими елками, — делится опытом Финд. — Специальный ген должен был обезопасить деревца от вредителей. Однако от этой идеи нам пришлось отказаться. Люди просто не желают видеть продукцию лабораторий в своих гостиных".
