Генетически модифицированные организмы могут быть ключом к решению проблемы изменения климата

Генетически модифицированные организмы могут быть ключом к решению проблемы изменения климата
Владимир Медяник

Владимир Медяник

ноябрь 19, 2020

Ученые объясняют, как генно-модифицированные организмы могут помочь нам уменьшить содержание углерода в атмосфере и бороться с изменением климата, передает technology.org.

Борьба с неминуемым кризисом, связанным с изменением климата, теперь стала глобальным приоритетом. В связи с этим американские ученые обсудили, как технология редактирования генов может изменять растения и организмы, чтобы уменьшить выбросы CO2 в атмосферу и замедлить изменение климата. Они также рассматривают потенциальные препятствия для широкого использования этих генетически модифицированных организмов, включая этические проблемы и общественное сопротивление из соображений безопасности.

Изменение климата — это серьезный глобальный кризис. Несмотря на международные соглашения по борьбе с изменением климата, выбросы парниковых газов продолжают увеличиваться, а глобальные температуры продолжают расти. Потенциальные последствия для нашей жизни колоссальны: недавние лесные пожары в США и Австралии, наводнения из-за обильных осадков и большие потери урожая — все это свидетельствует об этом.

Но простого сокращения производства парниковых газов, хотя это и играет важную роль, недостаточно. CO2, который мы выпустили и продолжаем выбрасывать в атмосферу, остается там неопределенно долго. Таким образом, изменение климата будет продолжать ухудшаться, если не будет удален углерод из атмосферы. Поэтому поиск передовых решений для активного удаления парниковых газов имеет решающее значение.

Имея это в виду, группа ученых из США и Израиля предложила стратегию удаления CO2, в которой используются мощные методы синтетической и системной биологии (SSB). Дальнейшее развитие и внедрение SSB предполагает модификацию растений для необратимого удаления CO2 из атмосферы. На симпозиуме, состоявшемся в Бостоне, ученые обсудили свои идеи по смягчению негативных последствий изменения климата, а их результаты были опубликованы в BioDesign Research.

Профессор Чарльз ДеЛизи из Бостонского университета, ведущий автор этой статьи, объясняет эту концепцию, используя интересную аналогию:

«Инженеры давно узнали, как проектировать и производить цепочки для выполнения желаемых задач. За последние два десятилетия инженеры-биомедики начали учиться проектировать и управлять цепосками, которые позволяют клеткам выполнять биологические процессы с расширенными функциями: в данном случае удаление СО2 ».

В этой статье ученые начали с обобщения нескольких способов развития этих биоинженерных устойчивых фенотипов растений. Они предложили нацеливать и модифицировать гены, которые, например, изменяют соотношение корней и побегов, чтобы увеличить количество СО2, удерживаемого в почве.

Кроме того, генетически модифицированные свойства листьев могут потенциально повысить урожайность сельскохозяйственных культур: например, растение можно модифицировать для обработки большего количества энергии посредством фотосинтеза, не нуждаясь в таком большом количестве солнечного света, или они могут стать более устойчивыми к засухе за счет листьев, которые не позволяют испариться большому количеству воды. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур повысит устойчивость, поскольку большая урожайность означает, что для выращивания достаточного количества продовольствия требуется меньше земли.

Другие интересные генетические модификации растений включают в себя наделение их способностью «удерживать» азот (преобразовывать газообразный азот в формы, которые растения могут использовать для роста). В настоящее время это могут делать только бобовые с азотфиксирующими бактериями, но если эту способность можно добавить к основным культурам, таким как пшеница, мы сможем извлечь большие количества закиси азота, основного парникового газа, из атмосферы. Помимо растений, различные бактерии также могут быть созданы для использования CO2 в качестве источника углерода вместо сахара, что потенциально может стать компактным способом извлечения CO2 из атмосферы.

Хотя эти методы многообещающие, профессор ДеЛизи и его коллеги признают, что их предложения — это шаг в неизвестность.

«Нарушения углеродного цикла в глобальном масштабе будут глубокими и необратимыми по своим последствиям. Разработка национальной повестки дня без серьезного и открытого анализа рисков и стратегий смягчения последствий будет ошибкой как с политической, так и с этической точек зрения».

В частности, ученые предупреждают, что применение SSB требует от нас тщательного обдумывания того, как подготовиться к непредвиденным последствиям, кто несет ответственность в случае нанесения ущерба и справедливо ли распределяются выгоды в обществе. Наличие четких ответов на эти вопросы поможет добиться признания в обществе.

Тем не менее, эта новая стратегия имеет множество экологических и экономических преимуществ, и поэтому определенно заслуживает серьезного рассмотрения.

«Очень важно объяснить, что мы могли бы иметь беспроигрышную стратегию изменения климата с использованием биоинженерии для модификации и проектирования растений, удаляющих углерод, при этом обеспечивая высокую урожайность для смягчения связанной с климатом нехватки продовольствия и стимулирования экономики», — заключает профессор ДеЛизи.