Компания Living Carbon, занимающаяся биотехнологиями, надеется, что ее саженцы помогут справиться с изменением климата. Но более широкое использование ее деревьев может оказаться труднодостижимым.
В понедельник на низменном участке соснового пояса южной Джорджии полдюжины рабочих высаживали ряд за рядом похожие на веточки тополя.
Однако это были не просто деревья: некоторые из саженцев, высаженных в сырую почву, были генетически спроектированы так, чтобы расти с турбонаддувом, поглощая углекислый газ из воздуха.
Тополя могут стать первыми генетически модифицированными деревьями, посаженными в США вне исследовательских испытаний или коммерческих фруктовых садов. Подобно тому, как появление томата Flavr Savr в 1994 году положило начало новой индустрии генетически модифицированных пищевых культур, посадившие в понедельник деревья надеются изменить лесное хозяйство.
Living Carbon, биотехнологическая компания из Сан-Франциско, которая вывела тополя, планирует, что ее деревья станут крупномасштабным решением проблемы изменения климата.
“Нам говорили, что это невозможно”, – говорит Мэдди Холл, соучредитель и генеральный директор компании, о своей мечте использовать генную инженерию в интересах климата. Но она и ее коллеги также нашли верующих – достаточно, чтобы инвестировать 36 миллионов долларов в четырехлетнюю компанию.
Компания также привлекла критиков. Экологическая группа Global Justice Ecology Project назвала деревья компании “растущей угрозой” для лесов и выразила тревогу по поводу того, что федеральное правительство позволило им обойти регулирование, открыв возможность для коммерческих посадок гораздо раньше, чем это обычно бывает с генно-инженерными растениями.
Компания Living Carbon еще не опубликовала рецензируемых работ; единственные публично объявленные результаты получены в ходе испытаний в теплице, которые длились всего несколько месяцев. Эти данные заинтриговали некоторых экспертов, но они не дают полного одобрения.
“У них есть обнадеживающие результаты”, – сказал Дональд Орт, генетик из Иллинойского университета, чьи эксперименты с растениями помогли вдохновить технологию Living Carbon. Но он добавил, что мнение о том, что результаты, полученные в теплицах, приведут к успеху в реальном мире, “не является однозначным”.
Тополя компании Living Carbon начинают свою жизнь в лаборатории в Хейворде, Калифорния. Там биологи возились с тем, как деревья осуществляют фотосинтез – серию химических реакций, с помощью которых растения превращают солнечный свет, воду и углекислый газ в сахара и крахмал. При этом они следуют прецеденту, созданному эволюцией: Несколько раз за долгую историю Земли усовершенствование фотосинтеза позволяло растениям поглощать достаточно углекислого газа, чтобы существенно охладить планету.
Хотя фотосинтез оказывает глубокое воздействие на Землю, как химический процесс он далек от совершенства. Многочисленные недостатки не позволяют растениям улавливать и сохранять более чем малую часть солнечной энергии, попадающей на их листья. Эти недостатки, помимо прочих факторов, ограничивают скорость роста деревьев и других растений, а также количество поглощаемого ими углекислого газа.
Ученые потратили десятилетия на попытки восстановить эволюцию. В 2019 году доктор Орт и его коллеги объявили, что им удалось генетически взломать табачные растения, чтобы фотосинтез проходил более эффективно. Обычно при фотосинтезе образуется токсичный побочный продукт, который растение должно утилизировать, тратя энергию. Исследователи из Иллинойса добавили гены из тыквы и зеленых водорослей, чтобы побудить табачную рассаду перерабатывать токсины в сахар, в результате чего растения выросли почти на 40% больше.
В том же году г-жа Холл, работавшая в таких компаниях Кремниевой долины, как OpenAI (которая была ответственна за языковую модель ChatGPT), встретила своего будущего соучредителя Патрика Меллора на конференции по климатическим технологиям. Г-н Меллор исследовал возможность создания деревьев, устойчивых к гниению.
На деньги, полученные от венчурных фирм и контактов г-жи Холл в мире технологий, включая руководителя OpenAI Сэма Альтмана, она и г-н Меллор основали компанию Living Carbon, чтобы с помощью сока деревьев бороться с изменением климата. “Было так мало компаний, которые рассматривали бы масштабное удаление углерода таким образом, чтобы соединить передовую науку и крупномасштабное коммерческое внедрение”, – говорит г-жа Холл.
Они наняли Юмина Тао, биолога-синтетика, который ранее работал в химической компании DuPont. Он и другие специалисты переработали генетический хак доктора Орта для тополя. Затем компания Living Carbon вывела инженерные клоны тополя и вырастила их в горшках. В прошлом году компания сообщила в статье, которая еще не прошла рецензирование, что за пять месяцев пребывания в теплице ее модифицированные тополя выросли более чем на 50 процентов быстрее, чем немодифицированные.
Исследователи компании создали протестированные в теплице деревья с помощью бактерии, которая встраивает чужеродную ДНК в геном другого организма. Но для деревьев, которые они посадили в Джорджии, они использовали более старую и грубую технику, известную как метод генной пушки, который, по сути, впрыскивает чужеродные гены в хромосомы деревьев.
В области, привыкшей к ледниковому прогрессу и жесткому регулированию, компания Living Carbon двигалась быстро и свободно. Модифицированные генной пушкой тополя избежали ряда федеральных правил по генетически модифицированным организмам, которые могут затормозить биотехнологические проекты на годы. (С тех пор эти правила были пересмотрены.) В отличие от них, группа ученых, которая генетически сконструировала устойчивое к парше каштановое дерево с помощью того же метода бактерий, который ранее использовала компания Living Carbon, ожидает решения с 2020 года. Инженерное яблоко, выращенное в небольших масштабах в штате Вашингтон, потребовало несколько лет для получения разрешения.
“Можно сказать, что старое правило было довольно дырявым”, – говорит Билл Доли, консультант, который помогал управлять процессом регулирования генетически модифицированных организмов в Министерстве сельского хозяйства до 2022 года.
В понедельник на земле Винса Стэнли, фермера в седьмом поколении, управляющего более чем 25 000 лесных акров в сосновом поясе Джорджии, рабочие с мотыгами наперевес, несущие рюкзаки с саженцами, высадили около 5000 модифицированных тополей. У модифицированных тополей были такие названия, как Kookaburra и Baboon, что указывало на то, от какого “родительского” дерева они были клонированы, и они перемежались с примерно равным количеством немодифицированных деревьев. К концу не по сезону теплого дня рабочие обливались потом, а посадочные участки были усеяны тонкими саженцами и цветными маркерными флажками, торчащими из грязи.
В отличие от быстрорастущих сосен, лиственные породы, растущие в таких низинах, производят древесину так медленно, что землевладелец может получить только один урожай за всю жизнь, сказал г-н Стэнли. Он надеется, что “элитные саженцы” компании Living Carbon позволят ему выращивать деревья в низинах и быстрее зарабатывать деньги. “Мы берем ротацию древесины в 50-60 лет и сокращаем ее вдвое”, – сказал он. “Это абсолютно беспроигрышный вариант”.
Лесные генетики были менее оптимистичны в отношении деревьев Living Carbon. Исследователи обычно оценивают деревья в ограниченных полевых испытаниях, прежде чем переходить к крупномасштабным посадкам, сказал Эндрю Ньюхаус, который руководит проектом по инжинирингу каштана в Колледже экологии и лесного хозяйства SUNY. “Их заявления кажутся смелыми, основанными на очень ограниченных реальных данных”, – сказал он.
Стив Штраус, генетик из Университета штата Орегон, согласен с тем, что необходимо ознакомиться с полевыми данными. “Мой многолетний опыт показывает, что тепличные условия практически ничего не значат” в отношении перспектив деревьев, физиология которых была изменена, сказал он. “Венчурные капиталисты могут этого не знать”.
Доктор Штраус, который ранее входил в консультативный совет Living Carbon, выращивал некоторые саженцы компании с прошлого года в рамках полевых испытаний, финансируемых компанией. Он сказал, что деревья растут хорошо, но пока еще слишком рано говорить о том, превзойдут ли они немодифицированные деревья.
Даже если это произойдет, “Живой углерод” столкнется с другими проблемами, не связанными с биологией. Хотя открытое уничтожение генетически модифицированных деревьев сократилось, отчасти благодаря ужесточению законов против актов экотерроризма, эти деревья все еще вызывают беспокойство в мире лесного хозяйства и охраны окружающей среды. Крупные организации, сертифицирующие устойчивые леса, запрещают высаживать инженеризированные деревья в лесах, получивших их одобрение; некоторые из них также запрещают компаниям-членам высаживать инженеризированные деревья где бы то ни было. На сегодняшний день единственной страной, где было высажено большое количество генно-инженерных деревьев, является Китай.
Лесная служба США, которая ежегодно высаживает большое количество деревьев, практически ничего не говорит о том, будет ли она использовать деревья с генной инженерией. По словам Даны Нельсон, генетика из Службы, для того чтобы деревья Living Carbon были рассмотрены для посадки в национальных лесах, которые составляют почти пятую часть лесных угодий США, они должны соответствовать существующим планам управления, в которых обычно приоритет отдается здоровью и разнообразию лесов, а не сокращению количества углерода в атмосфере. “Мне трудно представить, что это хорошо впишется в национальный лес”, – говорит доктор Нельсон.
Пока что “Живой углерод” сосредоточился на частных землях, где он столкнется с меньшими препятствиями. Поздней весной этого года она посадит тополя на заброшенных угольных шахтах в Пенсильвании. К следующему году г-жа Холл и г-н Меллор надеются посадить миллионы деревьев.
Для получения дохода, не зависящего от венчурного капитала, компания начала продавать кредиты, основанные на углероде, который будут поглощать деревья. Но в последнее время углеродные кредиты попали под огонь, и будущее этой отрасли находится под вопросом.
Чтобы снять опасения по поводу окружающей среды, модифицированные деревья тополя компании Living Carbon все женские, поэтому они не производят пыльцу. Хотя они могут опыляться дикими деревьями и производить семена, г-н Меллор говорит, что их распространение в дикой природе маловероятно, поскольку они не размножаются с наиболее распространенными видами тополей на юго-востоке.
Их также высаживают рядом с местными деревьями, такими как сладкая эвкалипт, тюльпанное дерево и лысый кипарис, чтобы избежать генетически идентичных деревьев, известных как монокультуры; неинженерные тополя высаживают в качестве экспериментального контроля. Г-жа Холл и г-н Меллор описывают свои посадки как пилотные проекты и исследовательские испытания. Ученые компании будут следить за ростом и выживаемостью деревьев.
Такие меры вряд ли успокоят противников генетически модифицированных организмов. Прошлой весной Экологический проект “Глобальная справедливость” утверждал, что деревья Living Carbon могут нанести вред климату, “мешая усилиям по защите и восстановлению лесов”.
“Я очень шокирована тем, что они так быстро продвигаются вперед”, чтобы высадить большое количество модифицированных деревьев в дикой природе, сказала Анна Петерманн, исполнительный директор организации. По ее словам, необходимо лучше понять потенциальные риски для экосистемы в целом.
Доктор Орт из Университета Иллинойса отверг подобные экологические опасения. Но он сказал, что инвесторы рискуют получить дерево, которое может не оправдать надежд его создателей.
“Это не неинтересно”, – сказал он. “Я просто думаю, что это очень высокий риск”.
Источник – The New York Times
Фото – Canva.com
